非常规超导转变温度的可能上限

日期： 2025-03-11

浏览次数: 41

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

协会联合支部成功完成换届工作

2025 - 10 - 16

点击次数: 4

中共上海稀土聚氨酯硅酸盐协会联合支部委员会第二届第一次党员大会于2025年10月15日下午在上海市工业经济联合会104会议室庄重召开，并顺利完成了换届选举工作。本次会议得到了上级党组织的高度重视，上海市工业经济联合会党委副书记黄国伟同志、党委办公室主任朱琦同志亲临会场指导工作。出席会议的有联合支部全体党员同志，包括吴建思、周襄瑶、崔中倪、任倍、杨利峰、陈奕睿等六位党员。本次会议应到党员6名，实到6...

协会联合支部成功完成换届工作

2025 - 10 - 16

点击次数: 4

协会收到中国国际工业博览会组委会感谢信

2025 - 10 - 16

点击次数: 4

中国国际工业博览会新材料产业展已于上月圆满落幕，上海市稀土协会收到中国国际工业博览会组委会发来的感谢信，协会对工博会组委会的肯定表示感谢，明年也将继续保持紧密合作，为推动上海乃至全国新材料产业的蓬勃发展贡献更大力量。

西澳鲁尼铌稀土矿钻探见富矿

2025 - 10 - 15

点击次数: 22

来源：中国稀土网据MiningNews.net网站报道，澳交所上市铌企WA1资源公司宣布其在西澳州西奥伦塔地区鲁尼（Luni）项目高品位矿段新一轮加密钻探样品分析结果。主要见矿情况为：在35.5米深处见矿20.3米，铌（Nb2O5）品位2.5%。其中在43米深处见矿14.8米，铌品位2.2%；在36米深处见矿11.7米，铌品位6%。此次样品采集在鲁尼项目的东部。WA1公司经理保罗·萨维奇...