鎳基超導體的機理研究取得重大突破

10月31日，中山大學物理學院姚道新教授在國際上首次提出了雙層鎳氧超導體的多軌道模型，并分析了其電磁性質。該成果對于理解新型鎳基超導體的微觀圖像和超導機理起到了重要作用。相關論文發表于《物理評論快報》。

姚道新教授

據了解，超導材料具有絕對零電阻、完全抗磁性和宏觀量子隧穿效應的特殊性質。中山大學王猛教授團隊此前首次發現液氮溫區鎳氧化物超導體，引發學界新一輪高溫超導研究熱潮。“該研究的意義，不僅在于發現一種全新的高溫超導體系，更在于通過比較研究，有可能推動科學家破解高溫超導機理，設計新的更容易應用的高溫超導材料，進而實現更加廣泛的應用。”王猛認為，對于其機理的后續研究尤為重要。

論文的五位作者

姚道新團隊此次研究便是率先開始破譯鎳氧化物的超導機理。該研究利用密度泛函理論對高壓相的雙層鎳氧超導體進行了系統性計算，建立了一個雙層兩軌道模型，準確地反映了費米面和電子能帶，表明了層間的強關聯特性，分析了鎳氧化物超導配對的關鍵因素。

在此基礎上，團隊提出了高能的11軌道模型，有助于分析鎳的超交換過程和氧的摻雜效應。這對于理解雙層鎳氧超導體的微觀圖像和超導機理起到了十分重要的作用，為鎳氧超導體從實驗研究到后續理論研究搭建了橋梁。