非常规超导转变温度的可能上限

日期： 2025-03-11

浏览次数: 43

来源：中国科学院物理研究所

常压条件下室温超导的实现是21世纪物理学的最大梦想之一。找出限制超导最高转变温度的决定性因素，是探索发现更高温甚至室温超导的关键。

中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心EX9组的杨义峰研究员长期从事超导理论研究，曾发展了计算实际量子临界材料中超导配对的唯象理论方法，解释了CeCu2Si2、UTe2、YbRh2Si2、Sr2RuO4等体系中超导的配对对称性【Phys. Rev. Lett. 120, 217001 (2018)；Phys. Rev. Lett. 123, 217002 (2019)；Phys. Rev. B 100, 085132 (2019)；Phys. Rev. B 106, 054516 (2022)】。但在强耦合情况下，微扰方法难以给出正确的超导转变温度Tc。为了解决这个问题，他又提出结合静态辅助场量子蒙特卡洛和超导相位互信息方法估算Tc。这一方法涵盖了从弱耦合到强耦合的参数区间，针对铜氧化物及双层和三层镍氧化物超导体，可以给出和实验一致的理论预期【Phys. Rev. B 108, 054506 (2023)；Phys. Rev. B 108, L140504 (2023)；The Innovation Materials 2, 100102 (2024)】。

最近，他指导博士生秦琼（已毕业），利用上述方法对一系列简化的准二维超导模型进行了系统的比较研究，发现这些模型给出的最高超导转变温度均位于Tc/J~0.04-0.07的近似区间（其中J为占主导的短程配对相互作用），对现有非常规超导体实验数据的整理分析也证实了这一范围。以铜氧化物为例，实验测量的J最大不超过200meV，因此预计常压最高Tc应不超过90-160K的温度区间；实验上，单层铜氧化物超导体的最高Tc约为97K，三层为135K，高压下才达到165K。而在无限层镍氧化物中，先前实验报道常压最高Tc约为18K，比理论估计的最大值区间低一倍左右；但在此工作之后不久就有人合成了最高Tc约为35K的新材料，达到了理论预测的区间。这些结果支持了上述比值范围，并且表明，包括铜氧化物、重费米子、铁基、镍基等在内的非常规超导体系，基本上都已达到或接近各自J值所允许的Tc上限范围。因此，限制Tc有较大提升的根源在于配对相互作用的大小，实现室温超导需要材料中的J值提高至少一倍以上达到400-700meV的量级，或引入其他新型配对机制。

上述限制为超导理论研究提出了新的课题，同时也为实验探索更高温或室温超导体提出了一个可能的必要条件，有助于避免一些盲目的尝试。此外，由于超导受到配对场强度和相位相干的双重限制，实现最高Tc需要动能项和配对项之间满足一定的最佳匹配条件，这也导致了和先前一些文献不同的结论，如平带体系中不可能出现高温超导。相关工作发表于npj Quantum Materials 10, 13 (2025)。该工作受到了国家自然科学基金委、中国科学院和科技部项目的支持。

上一篇：新疆理化所在二价稀土化合物研究获进展下一篇：黄闻亮课题组与高松课题组合作报道具有基态Baird芳香性的三重态苯二负离子

Hot News / 相关推荐

南京大学团队：“燃气蒸汽联合循环机组全工况超低排放催化技术研究与应用”项目取得突破

2025 - 10 - 29

点击次数: 21

来源：中国稀土网近日，中国稀土学会理事、催化专业委员会委员、南京大学董林教授团队联合大唐南京热电有限责任公司攻坚的“燃气蒸汽联合循环机组全工况超低排放催化技术研究与应用”科技项目取得圆满成功。该项目成功破解了燃机在启停、低负荷等复杂工况下氮氧化物排放控制的行业瓶颈，标志着我国在燃气发电环保领域取得了新进展。面对机组启停及低负荷阶段出现的剧烈温度波动、高空速、高湿度等极端复杂工况，董林教授团队充分发...

白云鄂博矿产资源开发利用实现三项技术突破

2025 - 10 - 29

点击次数: 22

来源：中国稀土网近日，包钢集团矿山研究院科研团队传来捷报，依托包钢集团重点科研项目与深地科技国家重大专项，针对白云鄂博复杂共伴生矿开发难题，科研团队在铌资源精细化利用领域取得“快速检测、精准定位、质量预报”三大技术突破，对增强国家战略资源安全保障能力具有积极意义。快速检测“CT扫描仪”为破解白云鄂博复杂共伴生矿在采矿作业过程中存在的传统理化分析时间长、指导现场生产不及时等问题，科研团队成立多元素快...

巴西坎波格兰德稀土矿等项目进展

2025 - 10 - 28

点击次数: 32

来源：中国稀土网 1、埃奎诺克斯资源公司（Equinox Resources）在巴西的坎波格兰德项目（Campo Grande）钻探证实一个浅部稀土成矿系统。中段钻探在1米深处见矿14米，总稀土氧化物（TREO）品位0.4022%，磁体稀土氧化物（MREO）占比为26%。北部钻探在45米深处见矿15米，TREO品位0.3268%，MREO占比21%。该矿临近巴西稀土公司（Brazilian Ra...

内蒙古自治区工信厅召开三季度全区重点工业行业经济运行座谈会

2025 - 10 - 27

点击次数: 52

来源：中国稀土网10月22日，内蒙古自治区工信厅副厅长杨茂盛主持召开三季度全区重点工业行业经济运行座谈会，围绕当前各重点行业发展形势、前三季度运行情况、存在的问题及对全年走势的判断展开交流，研究推动行业高质量发展相关工作。会上，自治区钢铁有色金属工业协会、有色金属产业促进会、稀土行业协会、水泥协会、石油和化学工业协会、氟硅产业促进会、氯碱行业协会、现代煤化工产业链促进会、光伏装备产业促进会、低空经...