美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室? Sin′ead M. Griffin

主要結(jié)論：

1. 作者通過第一性原理計(jì)算研究了銅取代磷灰石結(jié)構(gòu)材料Pb10-xCux(PO4)6O的結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)。

2. 計(jì)算結(jié)果表明,Cu取代會(huì)導(dǎo)致晶格參數(shù)收縮,Cu周圍的配位環(huán)境發(fā)生變化,從9配位變?yōu)榕で?配位三棱柱。

3. Cu取代還會(huì)引起磷酸根的傾斜改變,導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)發(fā)生全局畸變。這種畸變來源于兩個(gè)λ1和λ2聲子模。

4. 電子結(jié)構(gòu)計(jì)算顯示,Fermi面附近出現(xiàn)兩條高度局域化的Cu 3d態(tài)平坦能帶,帶寬僅130meV,與價(jià)帶其他態(tài)相隔160meV。

5. 這種高度局域化和平坦的Cu 3d能帶是Cu所處三棱柱場(chǎng)的結(jié)果,可以用一個(gè)簡(jiǎn)化的兩帶模型描述該系統(tǒng)的低能電子結(jié)構(gòu)。

6. 計(jì)算發(fā)現(xiàn)相鄰單元之間的Cu間存在輕微的鐵磁耦合,表明自旋波動(dòng)也可能參與配對(duì)形成。

7. Pb(2)的非鍵孤對(duì)導(dǎo)致其氧配位環(huán)境的手性排列,形成手性電荷密度波,這種排列會(huì)propagate到整個(gè)結(jié)構(gòu)。?

8. 計(jì)算結(jié)果表明Cu取代磷灰石結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生高溫超導(dǎo)所需的條件,但實(shí)驗(yàn)合成面臨巨大挑戰(zhàn)。

9. 這項(xiàng)研究為探索磷灰石類材料的高溫超導(dǎo)性提供了理論依據(jù),也為設(shè)計(jì)新型高溫超導(dǎo)體提供了啟示。