science >> Wetenschap >  >> Fysica

Supergeleiding van verbogen-honingraat-vacature bestellen

Opbouw met BHV bestelling. A. NiAs-type primaire cel (ruimtegroep P63/mmc). De puntgroepen op de Ir (paarse cirkels) en Sb (grijze cirkels) plaatsen zijn D3d en D3h, respectievelijk. B. Kristalstructuur van Ir16Sb18. Ir vacatures worden aangegeven door rood gearceerde cirkels. C. Illustratie van BHV-ordening gezien vanaf de c-as. Merk op dat de Ir- en Sb-atomen voor de duidelijkheid zijn weggelaten. D. High-angle ringvormige donkerveld (HAADF) microfoto langs de a-as. E. Intensiteitslijnprofiel van het door de pijlen gemarkeerde gebied. F. Projectie van de BHV bovenbouw langs de a-as. G. HAADF-microfoto van de Ir16Sb18 langs de c-as. De donkere plekken zijn de iridium-vacatures. De inzet toont één honingraatzeshoek bij een hogere vergroting. Krediet:©Science China Press

Kristallen hebben van nature onvolkomenheden. Vacatures, als de eenvoudigste vorm van puntdefecten, aanzienlijk veranderen de optische, thermisch, en elektrische eigenschappen van materialen. Bekende voorbeelden zijn onder meer kleurcentra in veel edelstenen, het stikstof-leegstandcentrum in diamant, leegstandsmigratie in solid-state batterijen, en de metaal-isolatorovergang in faseovergangsmaterialen. De vacatures in deze gevallen bevinden zich in kaders met geen of zwakke interacties. Echter, de rol van vacatures in sterk gecorreleerde materialen is tot nu toe onduidelijk vanwege het ontbreken van een ideaal prototype.

Van sterk gecorreleerde vacature-ordening werd al lang verwacht dat het exotische natuurkunde herbergt, zoals supergeleiding. De K-Fe-Se-supergeleider is om een ​​belangrijke reden een veelbesproken onderzoeksonderwerp geweest in recente studies, namelijk, het bestaan ​​van een isolerende ijzer-leegstand-ordeningsfase. Echter, deze fase van leegstand is bewezen naast de supergeleidende fase op nanoschaal te bestaan, en is niet verantwoordelijk voor de supergeleiding. Of gecorreleerde vacatures een nieuw type supergeleidende ouderfase kunnen worden, is een onbeantwoorde vraag. Iridaten, met vergelijkbare en concurrerende energieschalen van de on-site Coulomb-afstoting, kristalveld en spin-baankoppeling, zijn een platform van rijke structuren en fysieke eigenschappen.

Onlangs, een gezamenlijk onderzoeksteam van de Yanpeng Qi-groep van de ShaihaiTech University en de Hosono-groep van het Tokyo Institute of Technology, ontdek een ongekende leegstand in Ir 16 sb 18 , het vormen van een uitgebreide verbogen-honingraat-vacature (BHV) bestelling. Supergeleiding komt naar voren door de BHV-ordening te onderdrukken door extra Ir-atomen in de vacatures of isovalente Rh-substitutie te persen. Het fasediagram laat zien dat de supergeleiding concurreert met de BHV-ordening, waardoor het de eerste supergeleidende ouderfase is met gecorreleerde vacatures. Verdere theoretische berekeningen suggereren dat deze ordening voortkomt uit een synergetisch effect van de leegstand-vormingsenergie en Fermi-oppervlakte nesting met een golfvector van (1/3, 1/3, 0). De geknikte structuur breekt de kristalinversiesymmetrie en kan de dichtheid van toestanden nabij het Fermi-niveau grotendeels onderdrukken. Deze studie suggereert dat de geordende leegstand een nieuwe vrijheidsgraad kan zijn voor de manipulatie en studie van kwantummaterialen. Verder onderzoek naar de verwevenheid van de vacature met andere conventionele vrijheidsgraden zoals rooster, spin en orbitaal, en hun invloed op de eigenschappen van de materialen zal fascinerend zijn en veelbelovend zijn voor nieuwe ontdekkingen in de natuurkunde.

Concurrentie tussen BHV-ordening en supergeleiding. A. Roosterparameters langs de a- en c-assen van Ir1-δSb naarmate de synthesedruk toenam. B. Diamagnetisatie (gekalibreerd door Pb als standaardmonster te gebruiken) van Ir1-δSb-monsters die onder verschillende drukken zijn gesynthetiseerd. C. De intensiteit van de Laue-reflecties 110 (bovenbouw) en 300 (hoofdstructuur) bij verschillende isovalente Rh-inhoud. D. Fasediagram van Ir1-xRhxSb. Krediet:©Science China Press