室溫超導(dǎo)論文的中文翻譯

請(qǐng)注意,翻譯由bing提供(讓我們說(shuō):謝謝你,bing!),因此在某些方面可能會(huì)存在翻譯錯(cuò)誤與格式問(wèn)題!!
翻譯文獻(xiàn)地址為:https://arxiv.org/abs/2307.12037 有任何問(wèn)題,請(qǐng)閱讀原文,本up主非專業(yè)人士,只做整理與編輯工作,本譯文不對(duì)翻譯的正確性有任何保證!!

標(biāo)題?在室溫和大氣壓下顯示懸浮現(xiàn)象和機(jī)制的超導(dǎo)體

著者?
Sukbae Lee, 1,a) Jihoon Kim, 1 Hyun-Tak Kim, 2,3,b) Sungyeon Im, 1 SooMin An, 1 and Keun Ho Auh1,4?
1Quantum Energy Research Centre, Inc., Seoul 05822, South Korea?
2 ICT Basic Research Lab. ETRI, Daejeon 34129, South Korea?
3Department of Physics, College of William &?Mary, Williamsburg, VA?23185, USA?
4Hanyang University, Seoul 04763, South Korea?
a)Author to whom correspondence should be addressed : stsaram@qcentre.co.kr?
b)Author to whom correspondence should be addressed : hkim22@wm.edu, hkim0711@snu.ac.kr
摘要
? 我們使用固態(tài)法合成了一種名為L(zhǎng)K-99?的材料,它是一種改良的鉛磷灰石晶體結(jié)構(gòu),其化學(xué)式為

? 這種材料在其超導(dǎo)臨界溫度Tc以上表現(xiàn)出Pb(6s1)的歐姆金屬特性,在Tc以下在室溫和常壓下表現(xiàn)出超導(dǎo)體的懸浮現(xiàn)象,即邁斯納效應(yīng)。一個(gè)LK-99?樣品顯示Tc高于126.85℃ (400K)。
? 我們分析了這種材料出現(xiàn)室溫超導(dǎo)性的可能機(jī)制,認(rèn)為主要有兩個(gè)因素:第一個(gè)是由于用Cu替代Pb而引起的體積收縮,導(dǎo)致了絕緣體-金屬轉(zhuǎn)變;第二個(gè)是由于超導(dǎo)凝聚在Tc下引起的結(jié)構(gòu)變形,增強(qiáng)了一維鏈

結(jié)構(gòu)中的原位排斥庫(kù)侖相互作用。我們用一維BR-BCS理論來(lái)討論了室溫Tc的機(jī)制。
引言
? 自從1911年奧涅斯發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象以來(lái),科學(xué)家們就一直在尋找室溫超導(dǎo)體,即在室溫下電阻為零的材料。超導(dǎo)體已經(jīng)在各種金屬元素和化合物晶體中被發(fā)現(xiàn)。1986年,一種臨界溫度Tc超過(guò)40 K的銅氧化物超導(dǎo)體被發(fā)現(xiàn)。2015年,一種H2S的氫化物在155 GPa的壓力下表現(xiàn)出Tc約為203 K的超導(dǎo)性。2023年,在10 kbar的壓力下,一種摻氮的镥氫化物的Tc被測(cè)量為294 K;此外,一種Tc超過(guò)300 K的超導(dǎo)體[LK-99?]也成功地被合成(語(yǔ)言:韓語(yǔ))。
? BCS(巴丁-庫(kù)珀-施里弗)理論,是1957年提出的一種對(duì)超導(dǎo)現(xiàn)象進(jìn)行微觀解釋的理論。這個(gè)理論認(rèn)為超導(dǎo)性是由庫(kù)珀對(duì)的凝聚引起的一種微觀效應(yīng)。Brinkman-Rice(BR)-BCS理論,是2021年提出的一種能夠解釋室溫超導(dǎo)性的理論。這個(gè)理論認(rèn)為室溫超導(dǎo)性與費(fèi)米溫度有關(guān),預(yù)測(cè)臨界溫度Tc約為費(fèi)米溫度的10%。此外,銅氧化物超導(dǎo)體中超導(dǎo)能隙的配對(duì)對(duì)稱性是d波還是s波,也是一個(gè)長(zhǎng)期爭(zhēng)論的問(wèn)題;最近的研究表明,它可能傾向于s波對(duì)稱性。要發(fā)現(xiàn)室溫超導(dǎo)體,觀察在高于室溫的溫度下出現(xiàn)金屬相的絕緣體-金屬轉(zhuǎn)變(IMT)是至關(guān)重要的。而要解釋這種現(xiàn)象,需要發(fā)現(xiàn)一種新的材料,能夠在常壓下表現(xiàn)出室溫超導(dǎo)性,并提供一個(gè)全面的機(jī)制。
? 在本文中,我們提出了一種合成銅摻雜鉛磷灰石(LA)超導(dǎo)體的方法,該超導(dǎo)體的Tc超過(guò)了室溫。我們進(jìn)行了懸浮實(shí)驗(yàn),并分析了材料的零電阻特性。此外,我們揭示了LA中通過(guò)絕緣體-金屬轉(zhuǎn)變(IMT)而不經(jīng)歷結(jié)構(gòu)相變形成金屬相的機(jī)制。我們還給出了超導(dǎo)體的相圖。最后,我們簡(jiǎn)要地討論了基于BR-BCS理論7 的室溫超導(dǎo)性機(jī)制。
II. 結(jié)果和討論
A. LK-99?:合成
? 為了制備樣品,我們使用固態(tài)法合成了

也就是LK-99?。合成所用的原料是PbO (Junsei, GR)、PbSO4 (Kanto, GR)、Cu (Daejung, EP)和P (Junsei, EP)。固態(tài)法的過(guò)程如圖1所示。樣品合成的過(guò)程分為三個(gè)步驟。
步驟一:為了制備硫酸鉛石Pb2(SO4)O = PbO + Pb(SO4),將PbO和Pb(SO4)粉末按照各50%的比例均勻混合在陶瓷坩堝中。將混合粉末在空氣中的爐子里加熱到725°C,保持24小時(shí)[圖1(b)]。在加熱過(guò)程中,混合物發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),生成了硫酸鉛石。
步驟二:為了合成Cu3P,將Cu和P粉末按照各自的比例混合在坩堝中。將混合粉末密封在一個(gè)晶體管中,每克20厘米,真空度為10的負(fù)3次方torr[圖1(a)]。將裝有混合物的密封管在爐子里加熱到550°C,保持48小時(shí)[圖1(c)]。在這個(gè)過(guò)程中,混合物發(fā)生了轉(zhuǎn)變,形成了Cu3P晶體。
步驟三:將硫酸鉛石和Cu3P晶體研磨成粉末,并混合在坩堝中。然后,將混合粉末密封在一個(gè)晶體管中,真空度為10的負(fù)3次方torr[圖1(a)]。將裝有混合粉末的密封管在爐子里加熱到925°C,保持5-20小時(shí)[圖1(d)]。在這個(gè)過(guò)程中,混合粉末發(fā)生了反應(yīng),轉(zhuǎn)化為最終的材料

PbSO4中存在的硫元素在反應(yīng)過(guò)程中被蒸發(fā)掉了。過(guò)程中觀察到的各種形狀用照片展示如下[圖1(e-i)]。

圖1:?(a) 混合粉末密封在真空晶體管中的布局。 (b),(c),?(d) 分別是硫酸鉛石、Cu3P、

的熱處理?xiàng)l件。 (e) 反應(yīng)前混合的所有原料粉末,呈白色或淺灰色。 (f) 反應(yīng)后密封樣品的照片,(g) 從爐子中取出樣品的過(guò)程,(h) 密封石英管中樣品的形狀,(i) 每個(gè)過(guò)程中樣品的形狀。
B.?LK-99?:晶體結(jié)構(gòu)分析
? 我們對(duì)制備的粉末的結(jié)晶性和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了X射線衍射(XRD)測(cè)量和數(shù)據(jù)擬合。圖2(a)顯示了LK-99?樣品1(過(guò)摻雜材料)的XRD數(shù)據(jù)與COD(晶體學(xué)開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù))數(shù)據(jù)的比較,后者由QualX軟件支持。樣品的XRD分析顯示了多個(gè)黑色峰[圖2(a)],表明它是一種多晶材料。樣品1的XRD圖案與改良的鉛磷灰石(MLA)非常接近,只有輕微的峰位移。然而,樣品1中用符號(hào)A標(biāo)示的峰向大角度方向移動(dòng),而且出現(xiàn)了一個(gè)新的峰,用符號(hào)B標(biāo)示,這表明樣品1的晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化[圖2(b)]。這些位移表明晶格常數(shù)減小,這被解釋為體積收縮的證據(jù)。用VESTA程序?qū)悠?的XRD圖案與MLA進(jìn)行比較,可以確認(rèn)樣品1具有MLA結(jié)構(gòu)[圖2?]。具體來(lái)說(shuō),LA結(jié)構(gòu)是由元素A的六方結(jié)構(gòu)框架之一A10(BO4)C形成的。

圖2:?(a) 樣品1的XRD圖案與晶體學(xué)開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)中的鉛磷灰石數(shù)據(jù)的比較。 (b) 放大的圖案顯示了一個(gè)峰位移和一個(gè)新峰。 (c) XRD圖案與VESTA程序得到的改良磷灰石圖案進(jìn)行比較。它們非常吻合。
XRD分析表明,樣品1具有六方結(jié)構(gòu)(P63/m, 176),晶胞參數(shù)為a=9.843 ?和c=7.428 ? [圖3(a)和3(b)],而鉛磷灰石的參數(shù)為a=9.865 ?和c=7.431 ?。樣品1的體積收縮了0.48%,這是由于用Cu(M1)替代了Pb(M2)所致。收縮現(xiàn)象已經(jīng)在之前對(duì)磷灰石材料的研究中被發(fā)現(xiàn)。雖然它被歸類為鉛磷灰石結(jié)構(gòu),Pb10(PO4)6O,是一種絕緣體;相反,摻銅的鉛磷灰石,

,在Tc以下是一種室溫超導(dǎo)體,在Tc以上是一種金屬。而且,它是通過(guò)用

離子(

,在圖3(a)中四個(gè)Pb(1)位置中的一個(gè)紅褐色的位置)替代黑色位置上的

(對(duì)應(yīng)于Pb12+,在鉛磷灰石原子分類中位于Pb(1)位置的晶體學(xué)信息文件,cif.)而結(jié)構(gòu)凝聚的。由于收縮,它成為了一種超導(dǎo)體。更多細(xì)節(jié)將在后面的部分解釋。

圖3.: (a) 摻銅的鉛磷灰石,

,對(duì)c軸的頂視圖。內(nèi)部,六邊形的六個(gè)M1對(duì)應(yīng)于Pb2s (2表示cif中Pb(2)的分類數(shù)目),它們被由

表示為三角形的兩層折疊,[圖3(b)]。 (b) 摻銅的鉛磷灰石的側(cè)視圖。也顯示了一個(gè)晶胞。 (c) 在超導(dǎo)態(tài)下,沿著c軸解釋一維超導(dǎo)鏈的布局。CDW是電荷密度波,VCDW<0是CDW勢(shì)。VSup<0是包含超導(dǎo)載流子的勢(shì)。Uc > 0是BR圖像中的臨界原位排斥庫(kù)侖能量。這是根據(jù)參考文獻(xiàn)5中的圖4重新繪制的。
C. LK-99?:邁斯納效應(yīng)
? 圖4(a)顯示了樣品2(在石英容器中用低摻雜的鉛磷灰石制得)和樣品3(用更高純度的原料制得)的零場(chǎng)冷卻(ZFC)和場(chǎng)冷(FC)的溫度依賴的抗磁率。測(cè)量在-73.15℃(200K)到126.85℃(400K)的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行,觀察了排斥磁場(chǎng)的邁斯納效應(yīng)。圖4(b)顯示了樣品4(與樣品2一起熱處理)在室溫和常壓下的懸浮現(xiàn)象,表明在室溫和常壓下存在超導(dǎo)相,盡管懸浮不是完美的。樣品2和3的抗磁率是在Kaist分析中心使用MPMS-Evercool測(cè)量的。

圖4:??(a) 樣品2和3的抗磁率隨溫度的變化。 (b) 退火后的樣品2(樣品4)的懸浮現(xiàn)象。 (c) 附有懸浮視頻。
D. LK-99?:電阻率
圖5顯示了樣品2(4.8x10.1x1.2mm)在30 mA的電流下用四探針?lè)y(cè)量的電阻率隨溫度的變化。在Tc=104.8℃ (377.95K)附近出現(xiàn)了一個(gè)電阻率的跳變。在Tc以上,顯示了由絕緣體-金屬轉(zhuǎn)變(IMT)引起的金屬的線性特性。在Tc以下,表現(xiàn)出三種不同的行為。在紅色箭頭C(接近60℃)以下的第一區(qū)域,相當(dāng)于圖5插圖中的F區(qū)域,帶有噪聲信號(hào)的電阻率可以被認(rèn)為是零。在第二區(qū)域,由紅色箭頭C和D(接近90℃)標(biāo)示,并對(duì)應(yīng)于圖5插圖中的G區(qū)域,樣品的電阻率隨溫度單調(diào)增加。這表明出現(xiàn)了電阻,暗示著隨著溫度升高,超導(dǎo)能隙被破壞。在紅色箭頭D和Tc之間的第三區(qū)域,對(duì)應(yīng)于圖5插圖中的H區(qū)域,電阻率隨著溫度升高沒(méi)有明顯地改變;然而,在能隙破壞的最后階段,

波動(dòng)。在觀察到類似噪聲的信號(hào)的第一區(qū)域,零電阻區(qū)域約占Tc的88%(333K/378K),以開(kāi)爾文單位計(jì)算。這大約是低Tc超導(dǎo)體中觀察到的約30%的典型值的三倍。零電阻區(qū)域中噪聲的存在通常歸因于較高溫度下的聲子振動(dòng),如圖5插圖中F區(qū)域所示;類似噪聲的信號(hào)是直接測(cè)量得到的。零電阻區(qū)域的存在是s波超導(dǎo)體的證據(jù),因?yàn)榫哂袩o(wú)能隙金屬節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)型超導(dǎo)體,如

配對(duì)對(duì)稱性,在節(jié)點(diǎn)處沒(méi)有零電阻區(qū)域,因?yàn)榻饘匐娮桦S著溫度升高而增加 。(錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。錯(cuò)誤!書(shū)簽沒(méi)有定義。)

圖5:?電阻率隨溫度的變化。插圖顯示了

,被認(rèn)為是態(tài)密度(DOS)。

隨溫度的變化被解釋為DOS隨溫度的變化。電阻率圖是根據(jù)參考文獻(xiàn)5中的圖6(a)重新繪制的。
E. LK-99?:電流-電壓特性
? 圖6(a)顯示了樣品1(4.8 ′ 10.1 ′ 1.2mm)在30 mA的電流下用四探針?lè)y(cè)量的電流-電壓曲線隨溫度的變化。在Tc以上,顯示了金屬的線性特性。隨著溫度升高,Tc, current降低。而且,Tc, current的跳變幅度隨著電流的增加而減小。特別地,在105℃時(shí),跳變很小。這表明跳變幅度不是單調(diào)減小的。這被認(rèn)為是一個(gè)有能隙-無(wú)能隙轉(zhuǎn)變材料的指數(shù)衰減。我們對(duì)在25°C時(shí)測(cè)量的Tc, current以下的電流-電壓(I-V)曲線進(jìn)行了詳細(xì)分析,重點(diǎn)關(guān)注對(duì)數(shù)y軸。曲線可以分為幾個(gè)區(qū)域:I, J, K, L, M和N。在I, J和K區(qū)域,我們觀察到電阻的增加,表明由于焦耳熱的作用,當(dāng)電流超過(guò)一定閾值時(shí),超導(dǎo)能隙被破壞。曲線是明顯的,如在45℃時(shí)測(cè)量的I-V曲線中用紅色箭頭O標(biāo)示的那樣。更高電流的L區(qū)域加速了破壞,可以解釋為雪崩區(qū)域。在更高電流的M區(qū)域,電壓幾乎不變。這表明在Tc, current附近,態(tài)密度(DOS)=dI/dV是常數(shù),表明配對(duì)對(duì)稱性是s波,[圖6(b)和6(c)]。如果超導(dǎo)能隙有節(jié)點(diǎn),dI/dV在Tc, current附近應(yīng)該增加。(錯(cuò)誤!書(shū)簽未定義) 跳變后,N區(qū)域是具有線性歐姆特性的金屬。超導(dǎo)能隙和無(wú)能隙金屬之間的轉(zhuǎn)變是有能隙-無(wú)能隙轉(zhuǎn)變[圖6(a)]。這個(gè)轉(zhuǎn)變與絕緣體-金屬轉(zhuǎn)變(IMT)的特性幾乎相同。此外,I, J和K區(qū)域的波動(dòng)[圖6(c)],是由于由溫度控制器施加的電流和熱產(chǎn)生的焦耳熱引起的溫度不均勻性所致。圖6(d)顯示了樣品1的磁場(chǎng)依賴性。在Tc的跳變以上,I-V曲線表現(xiàn)出歐姆特性,表明金屬行為。隨著磁場(chǎng)增加,Tc, current減小,表現(xiàn)出超導(dǎo)體的典型特性。圖6(e)顯示了退火后樣品1的最大Tc為127℃。因?yàn)樘內(nèi)匀淮嬖?,我們推斷Tc超過(guò)了127℃。在Tc以上,顯示了金屬的線性特性。結(jié)果的總結(jié)顯示在相圖中[圖7]。

圖6: (a) 通過(guò)一種測(cè)量電壓的方法得到的電流-電壓對(duì)數(shù)曲線隨溫度的變化。 (b) 25℃時(shí)數(shù)據(jù)的微分曲線。(c)DOS =

,導(dǎo)電率的導(dǎo)數(shù)曲線。dI=1mA是常數(shù)。I, J, K和M區(qū)域呈現(xiàn)出s波對(duì)稱性的特征。 (d) I-V曲線隨磁場(chǎng)的變化。 (e) 127℃是一個(gè)低于Tc的溫度,由于測(cè)量系統(tǒng)的溫度限制。

圖7:?摻銅的鉛磷灰石

的相圖。IMT是絕緣體-金屬轉(zhuǎn)變,MIT是金屬-絕緣體轉(zhuǎn)變。IMT和MIT遵循相同的概念,表明有能隙-無(wú)能隙轉(zhuǎn)變。IST是絕緣體-超導(dǎo)體轉(zhuǎn)變(能隙-能隙轉(zhuǎn)變),表明在相同的能隙結(jié)構(gòu)中電特性發(fā)生了變化。
III. 超導(dǎo)的可能機(jī)制
A.LK-99? : 一維金屬
如圖3所示,LA結(jié)構(gòu)的母體材料可以按照以下化學(xué)公式進(jìn)行分解:

其中F表示框架部分,T表示沿c軸的隧道部分。這種高度穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)內(nèi)部區(qū)域由兩層框架組成。公式(1)的特點(diǎn)是Pb2和O二分之一在T部分的一維鍵合。當(dāng)Pb1(指LA cif中的Pb(1)位點(diǎn))和Pb2(指LA cif中的Pb(2)位置)部分被

(

)(一個(gè)空穴)元素隨機(jī)取代時(shí),摻雜

的LA結(jié)構(gòu)的化學(xué)式如下:

空穴摻雜量由框架部分的-3a(=2(4-a)+(-1)a+(-3)(2+2/3))和T部分的-3c(=2(3-c)+(-1)c+(-3)(1+2/3)+(-2)(1/2))的最外層軌道確定。當(dāng)通過(guò)

摻雜發(fā)生IMT時(shí),F(xiàn)和T部分都會(huì)產(chǎn)生IMT。通常,因?yàn)榻^緣體的體積比金屬大,所以IMT伴隨著體積收縮而不是結(jié)構(gòu)相變。如圖3(a)所示,Pb1位點(diǎn)的取代(用紅棕色表示)引起了框架中的IMT(1st)和體積收縮(1st)。此外,Pb2位點(diǎn)的取代導(dǎo)致了T部分的IMT(2nd)。體積收縮的證據(jù)如圖2(b)所示。如果公式(2)中的a和c的摻雜量不同,那么IMT的程度和體積收縮的大小可能會(huì)有所不同。如果a>c,在臨界摻雜水平以下,框架中的體積收縮(1st)可能大于T部分的體積收縮(2nd)。
Pb的最外層軌道是

。Pb2的

?軌道中的一個(gè)電子與PbO的O成鍵,而另一個(gè)電子參與到四面體磷酸根PO4的鍵合中,[公式(1)和(2)]。因此,內(nèi)部結(jié)構(gòu)得到穩(wěn)定。Pb的

中的孤對(duì)電子在相變中起著重要作用;

電子是球?qū)ΨQ的,并相對(duì)于Pb原子的位置發(fā)生位移,產(chǎn)生極性相互作用。此外,

可以與Pb2的

中的一個(gè)孤對(duì)電子形成鍵,使Pb2的最外層軌道變?yōu)?/p>
?。因此,公式(2)中Pb2位點(diǎn)的

([

中的2個(gè)電子]+[

中的一個(gè)空穴]=

在電子和空穴形成極性相互作用后)具有半填充金屬的電子結(jié)構(gòu),

。這被稱為空穴驅(qū)動(dòng)的絕緣體-金屬轉(zhuǎn)變(IMT)。因此,生成了Pb3(O二分之一 = O四分之一 + O四分之一)結(jié)構(gòu),氧原子位于Pb2稍高或稍低的位置,[圖3(b)中紅點(diǎn)框內(nèi)的藍(lán)色球]。在O二分之一中O四分之一位置上的最近兩個(gè)氧原子(藍(lán)色球)通常是排斥的,如圖3(b)中單元格內(nèi)紅點(diǎn)框所示。在金屬情況下,當(dāng)O四分之一中的一個(gè)氧原子振動(dòng)時(shí)(Pb2和O四分之一之間的距離擴(kuò)大和縮?。?,另一個(gè)則反振動(dòng)(距離分別縮小和擴(kuò)大)。這表明氧原子呼吸;Pb2和O四分之一之間的距離相同。一個(gè)單元格有兩個(gè)Pb3O二分之一結(jié)構(gòu)[圖3(b)]。在金屬態(tài)下,Pb2(

)載流子通過(guò)由Pb2-Pb2和氧原子形成的導(dǎo)帶流動(dòng),在沿c軸方向一維鏈中兩個(gè)Pb3O二分之一結(jié)構(gòu)之間的障礙隧穿,其中較低的Pb3O二分之一中的Pb2連接到O二分之一和較高的Pb3O二分之一中的Pb2(如圖3(c)所示)。此外,公式(2)中框架部分的第一項(xiàng)也可以由于IMT而表現(xiàn)出超導(dǎo)性;但是,由于它不是一維的,它的Tc將比公式(2)中T部分小得多。這種行為背后的原因?qū)⒃诤竺嬉还?jié)進(jìn)一步解釋。
B. LK-99?:強(qiáng)關(guān)聯(lián)
? 對(duì)于室溫Tc機(jī)制,引起IMT的MLA結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是通過(guò)用Cu替代Pb而產(chǎn)生的體積收縮(1st和2nd)。一個(gè)已知的理論來(lái)解釋室溫超導(dǎo)性,包括結(jié)構(gòu)體積收縮,是BR-BCS,它表明由于原位庫(kù)侖排斥相互作用U增加了體積收縮,導(dǎo)致DOS的發(fā)散,增加了超導(dǎo)Tc在BR-BCS Tc中超過(guò)室溫?。當(dāng)考慮維度時(shí),1維(D)DOS與(m * /E* ) 0.5次方成正比,對(duì)

發(fā)散,其中載流子的有效質(zhì)量,m*m/[1-(U/Uc) 的平方]=m/[1-

?],和動(dòng)能,E*Ek(1-U/Uc)的平方=Ek(1-

) 的平方 ,U/Uc=

與滲透增加

作為摻雜x和相關(guān)強(qiáng)度k?≈?1(≠1)產(chǎn)生最大數(shù)量的激發(fā)載流子的函數(shù),填充因子0<

<1被定義。有效的2D-DOS=2D-DOS(非相互作用_BCS)/[1-

]與對(duì)

發(fā)散是給定的,因?yàn)?/p>
有對(duì)

發(fā)散。1D-DOS*=1D-DOS(非相互作用_BCS)/[(1-

?)?的0.5次方乘(1-

)]其中k?≈?1(≠1)。1D-DOS* 比2D-DOS* 和3D-DOS* 在相同條件下大。當(dāng)1D-DOS*=N * (0)應(yīng)用于電子-聲子耦合

在BCS-Tc公式中,其中A=1/[(1-

?) 0.5(1-

)]和V是吸引電子-聲子勢(shì),并且已知約為0.2 eV的26次方?,Tc將在

接近一時(shí)上升到室溫以上,在BR-BCS Tc的7次方。 BR-BCS理論使用由吸引電荷密度波勢(shì)(短程電子-聲子相互作用)強(qiáng)耦合的雙極化子,而不是由吸引篩選長(zhǎng)程電子-聲子(原子)相互作用束縛的激發(fā)兩個(gè)電子定義的庫(kù)珀對(duì)。此外,在強(qiáng)排斥相互作用費(fèi)米系統(tǒng)中解釋了超導(dǎo)性的一般機(jī)制,在2D系統(tǒng)中表明超導(dǎo)Tc達(dá)到費(fèi)米溫度的約10%(如果假設(shè)TFermi≈10,000 K),盡管這種機(jī)制不涉及體積收縮。空穴超導(dǎo)性理論提出了比BCS理論更高的Tc。此外,一維超導(dǎo)性和Tc增強(qiáng)已經(jīng)被揭示。
IV. 結(jié)論
? 我們成功地開(kāi)發(fā)了一種合成具有MLA結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)材料的方法,該材料既具有一維特性,又在常壓下具有高于室溫的Tc。通過(guò)觀察懸浮現(xiàn)象和分析零電阻,確認(rèn)了超導(dǎo)性的存在。MLA結(jié)構(gòu)的獨(dú)特特征包括由于用Cu替代Pb而產(chǎn)生的體積收縮(1st)。BR-BCS理論提到,由體積收縮(1st和2nd)增加的原位庫(kù)侖排斥相互作用可能導(dǎo)致超導(dǎo)現(xiàn)象。此外,室溫超導(dǎo)體為高性能超導(dǎo)線和磁體在室溫下運(yùn)行提供了可能性,這些超導(dǎo)線和磁體在能源傳輸、交通和科學(xué)研究方面具有潛在的應(yīng)用。
ACKNOWLEDGEMENTS?
We acknowledge late Prof. Chair Tong-seek for initiating research of a 1-dimensional superconductor of over room temperature at atmospheric pressure. In particular, his enthusiasm on superconductor study impressed many researchers. Moreover, we thank Mr. Ki Se-woong, Mr. Lee Byungkyu (CEO of ProCell Therapeutics, Inc.), Mr. Yoon Sang-ok (Chairman of FINE Inc.) so much for financial supporting, and Bang Jaekyu and Kim Gyeongcheol so much for wholeheartedly sharing the burdens and difficulties in this investigation. This research was primarily supported by research-and-development funds from Quantum Energy Research Centre Inc.. SQUID measurements were supported by the National Research Foundation of Korea grant funded by the Korea government(MSIT) (No. 2019R111A1A01059675) and Korea University Grant (Projects of an author, Young-Wan, Kwon taking charge of SQUID measurements). We thank Prof. Mumtaz Qazilbash for valuable comments. An author, Hyun-Tak Kim (H. T. Kim),’s knowledge on mechanisms of both superconductivity and the metal-insulator (gap-nogap) transition highly contributed to writing the mechanism part. The knowledge was acquired over 20 years by processes of performing national projects including project [Grant 2017-0-00830] funded by Institute for Information and Communications Technology Promotion (IITP) in MSIT of Korea government in ETRI. H. T. Kim left ETRI on Nov. of 2022. AUTHOR DECLARATIONS Conflict of Interest The authors have no conflicts to disclose. Author Contributions Sukbae, Lee: Conceptualization(lead); Data curation(equal); Funding acquisition(lead); Investigation(equal); Methodology(equal); Project administration(lead); Resources(equal); Software(equal); Supervision(lead); Validation(equal); Visualization(support); Writing – original draft(equal); Writing – review & editing(equal), Ji-hoon, Kim: Conceptualization(equal); Data curation(equal); Formal analysis(equal); Investigation(equal); Methodology(equal); Project administration(equal); Software(equal); Supervision(equal); Validation(equal); Visualization(equal), Sungyeon, Im: Data curation(support); Funding acquisition(equal); Resources(equal); Supervision(equal); Validation(equal) SooMin, An: Data curation(support); Funding acquisition(support); Investigation(support); Project administration(support); Resources(support); Validation(support); Writing – original draft(support); Keun Ho, Auh: Funding acquisition(support); Methodology(equal); Project administration(support); Supervision(equal); Writing – original draft(lead). Hyun-Tak Kim analyzed s[1]wave symmetry, and made room-tem.-Tc mechanism including metal-insulator transition and CDW structural distortion through structure analysis, wrote this manuscript with authors.
DATA AVAILABILITY?
The data that support this study are available from the corresponding authors upon reasonable request.?
1 J. G. Bednorz and K. A. Müller, Possible highT c superconductivity in the Ba?La?Cu?O system, Z. Phys. B. 64, 189 (1986).?
2M. K. Wu, J. R. Ashburn, C. J. Torng, P. H. Hor, R. L. Meng, L. Gao, Z. J. Huang, Y. Q. Wang, and C. W. Chu, Superconductivity at 93 K in a new mixed-phase Y-Ba-Cu-O compound system at atmospheric pressure, Phys. Rev. Lett. 58, 908 (1987).?
3A.P. Drozdov, M. I. Eremets, I. A. Troyan, V. Ksenofontov, S. I. Shylin, Conventional superconductivity at 203 K at high pressures, arXiv:1506.08190.?
4N. Dasenbrock-Gammon, E. Snider, R. McBride, H. Pasan, D. Durkee, N. Khalvashi-Sutter, S. Munasinghe, S. E. Dissanayake, K. V. Lawler, A. Salamat, and R. P. Dias, Evidence of near-atmospheric superconductivity in a N-doped lutetium hydride, Nature 615, 244–250 (2023).?
5S. B. Lee, J. H. Kim, S, Y. Im, S. M. An, Y, W. Kwon, and K. H. Auh, Consideration for the development of room[1]temperature atmospheric-pressure superconductor (LK-99), J. Korean Cryst. Growth Cryst. Technol., 33(2), 61 (2023). (Language, Korean)?
6 J. Bardeen, L. N. Cooper, and J. R. Schrieffer, Microscopic Theory of Superconductivity, Phys. Rev. 106, 162 (1957).?
7H. T. Kim, Room-temperature-superconducting Tc driven by electron correlation, Sci. Rep. 11, 10329 (2021).?
8V. Crépel and L. Fu, New mechanism and exact theory of superconductivity from strong repulsive interaction, Sci. Adv. 7, eabh2233 (2021).?
9H. T. Kim, Fallacies on pairing symmetry and intrinsic electronic Raman spectrum in high-Tc cuprate superconductors, Mod. Phys. Lett. B 34, 2040001 (2020).?
10H. T. Kim, High-Tc mechanism through analysis of diverging effective mass for YaBa2Cu3O6+x and pairing symmetry in cuprate superconductors, arXiv:1710.07754.?
11R. A. Klemm, Why we still don`t know the symmetry of the order parameter in high temperature superconductors, Conference: International workshop on high-temperature superconductivity: ten years after its discovery, Jaipur (India), 16-21 Dec 1996.?
12D. Rybicki, M. Jurkutat, S. Reichardt, C. Kapusta, and J. Haase, Perspective on the phase diagram of cuprate high[1]temperature superconductors, nature comm. 7, 11413 (2016). 13A. Iyo, H. Fujihisa, Y. Gotoh, S. Ishida, H. Ninomiya, Y. Yoshida, H. Eisaki, and K. Kawashima, Hidden Structural and Superconducting Phase Induced in Antiperovskite Arsenide SrPd3As, Inorg. Chem. 61, 12149 (2022).?
14S. V. Krivovichev and P. C. Burns, Crystal chemistry of lead oxide phosphates: crystal structures of Pb4O(PO4)2, Pb8O5(PO4)2 and Pb10(PO4)6O, Zeitschrift für Kristallographie - Crystalline Materials 218, 357 (2003).?
15M. A. Abdul Jabar, The Identification and Synthesis of Barium-Substituted Lead Hydroxyapatite Structure (Pb10-x Bax (PO4)6(OH)2) by Ceramic Method, Rafidain Journal of Science 32, 121 (2023).?
16S. H. Hwang, K. K. Orr, C. K. Lee, C. M. Lee, and D.W. Kim, A Study on Color in Apatite with the Addition of Transition Elements, J. Kor. Ceramic. Soc. 23 (1986) 43. (Language, Korean).?
17W. F. Brinkman and T. M. Rice, Application of Gutzwiller's Variational Method to the Metal-Insulator Transition, Phys. Rev. B 2, 4302 (1970).?
18T. L. Wu, A. A. Stabile, C. J. Patridge, S. Banerjee, and G. Sambandamurthy, Electrically driven metal-insulator switching in δ?KxV2O5 nanowires, Appl. Phys. Lett. 101, 163502 (2012).?
19H. T. Kim, B. G. Chae, D. H. Youn, S. L. Maeng, G. Kim, K. Y. Kang, and Y. S. Lim, Mechanism and observation of Mott transition in VO2-based two- and three-terminal devices, New J. Phys. 6, 52 (2004).?
20Z. Yang, C. Ko, and S. Ramanathan, Oxide Electronics Utilizing Ultrafast Metal-Insulator Transitions, Annual Rev. Mater. Research 41, 337 (2011).?
21T. Baikie, M. Schreyer, F. Wei, J. S. Herrin, C. Ferraris, F. Brink, J. Topolska, R. O. Piltz, J. Price, and T. J. White, The influence of stereochemically active lone-pair electrons on crystal symmetry and twist angles in lead apatite[1]2H type structures, Mineralogical Magazine 78, 325 (2014).
22S. M. Antao and I. Dhaliwal, Lead apatites: structural variations among Pb5(BO4)3Cl with B = P (pyromorphite), As (mimetite) and V (vanadinite), J. Synchrotron Rad. 25, 214 (2018). 23 G. Cametti, M. Nagashima,, and S. V. Churakov, Role of lone-pair electron localization in temperature-induced phase transitions in mimetite, Structural science, Crystal engineering and Materials 78, 618 (2022).?
24J. E. Hirsch, Hole superconductivity, Physics Letters A134, 451 (1989).?
25H. T. Kim, Correcting the fatal flaw in BCS theory, 2022 APS March Meeting, Abstract: S57.00011.?
26L. N. Cooper, Bound Electron Pairs in a Degenerate Fermi Gas, Phys. Rev. 104,1189 (1956).?
27H. Frohlich, On the theory of superconductivity: the one-dimensional case, Proceedings of the Royal Society of London. A. Mathematical and Physical Sciences 223, 296 (1954).?
28S. H. Park, M. Kim, T. S. Chair, and W. S. Kim, The Dependence of the Critical Temperature on the Dimensions of the Electron Motion, J. Kor. Chem. Soc. 40, 401 (1996). (Language, Korean)?
29A. Mourachkine, Room-Temperature Superconductivity, arXiv:cond-mat/0606187. 30 Y. Zhang, B. Wang, Z. Xiao, Y. Lu, T. Kamiya, Y. Uwatoko, H. Kageyama, and H. Hosono, Electride and superconductivity behaviors in Mn5Si3-type intermetallics, npj Quantum Mater. 2, (2017) 45.
終于搞完了,真是累死..............
本文允許轉(zhuǎn)載和摘編