Fuente | El corazón de la máquina
Mientras que los científicos de todo el mundo se esfuerzan por hacer experimentos, algunas personas han brindado apoyo teórico para la reciente investigación del equipo de investigación científica coreano sobre la "superconductividad normal de temperatura y presión".
Hace unas horas, el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL) presentó un documento sobre arXiv con resultados que respaldan a LK-99 como un superconductor de presión ambiental a temperatura ambiente .
Portal de prueba de investigación de modelo grande
Portal GPT-4 (sin pared, se puede probar directamente, si encuentra un punto de advertencia del navegador avanzado/continúe visitando): ¡
Hola, GPT4!
En la actualidad, el documento ha atraído una gran atención y debate en Twitter.
Algunas personas leyeron el documento por primera vez y dijeron: "Este es un gran descubrimiento. La velocidad de presentación de la investigación es extremadamente rápida, pero el pensamiento en él es lo suficientemente cuidadoso".
En el estudio, la investigadora de teoría de materiales nanoestructurados del LBNL, Sinéad Griffin, que utiliza la potencia informática del Departamento de Energía de EE. UU. para realizar simulaciones, dice que ha encontrado una base teórica para la superconductividad en la apatita de plomo dopada con cobre, una banda plana aislada en el nivel de Fermi. un signo de un cristal superconductor.
A través de modelos informáticos, hemos descrito teóricamente qué propiedades debería tener el material si existe superconductividad a temperatura ambiente en el mundo real. El LK-99, que ahora atrae la atención mundial, tiene esta propiedad especial.
Esta también puede ser la primera investigación relacionada para probar la viabilidad de la teoría del "superconductor de temperatura y presión normales".
Después de que se envió el artículo, el autor inmediatamente tuiteó: El artículo se ha caído, puedes dormir un rato.
El título de la tesis es "Origen de bandas planas aisladas correlacionadas en apatito de fosfato de plomo sustituido con cobre".
Descripción general del método
Todos los cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) se realizaron utilizando el paquete de simulación Vienna Ab initio (VASP), un paquete de software para cálculos mecánicos cuánticos. Considerando la baja localización de los estados Cu-d, se aplicó experimentalmente una corrección Hubbard-U. Los valores de U entre 2 eV y 6 eV también se probaron experimentalmente y se encontró que eran similares a todos los valores calculados. Los resultados en el texto principal son para U = 4 eV, lo que da parámetros de red dentro del 1% de los resultados experimentales.
A continuación, la Figura 1. (a) es la estructura de apatito de plomo, como se describe en el texto principal, con dos sitios de plomo desiguales. Las columnas O u OH están ubicadas en la columna central definida por la estructura hexagonal Pb(2). Función de posición de electrones calculada de Pb_10(PO_4)_6OH_2. Los radicales de oxígeno alrededor de Pb(2) son repelidos por pares solitarios.
▲Figura 1
La estructura de apatita de plomo en la Figura 2(a) a continuación muestra nueve sitios de Pb (1) coordinados. b) Estructura de sustitución de Cu que muestra sitios de Cu y Pb (1) hexacoordinados con coordinación de prisma triangular distorsionada, dos longitudes de enlace diferentes y una torsión rígida de 24 ◦ entre los triángulos superior e inferior. A la derecha está el diagrama del campo cristalino de Cu-d 9 .
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La Figura 3 a continuación muestra la estructura de banda electrónica polarizada por espín calculada (izquierda) y la densidad de estados correspondiente. La línea continua naranja a la izquierda de la figura representa la banda de energía de giro hacia arriba y la línea discontinua azul representa la banda de energía de giro hacia abajo. El sombreado gris a la derecha de la figura indica la densidad total de estados, donde la pista Cu-d se muestra en rosa y la pista Op adyacente se muestra en verde. En ambas figuras, el nivel de Fermi se establece en 0 eV.
▲Figura 3
En particular, el estudio encontró un conjunto de bandas planas aisladas a lo largo del nivel de Fermi con un ancho de banda máximo de ~130 meV (consulte la Figura 4 anterior):
Estos resultados teóricos sugieren que la estructura de apatita proporciona un marco único para estabilizar estados de Cu-d^9 altamente localizados que forman bandas planas fuertemente correlacionadas en el nivel de Fermi. El papel central del electrón solitario 6s ^ 2 estereoquímicamente activo en Pb (2) se manifiesta en la formación de ondas de densidad de carga quirales y la propagación de distorsiones estructurales que conectan los poliedros.
Cuando se sustituye el Cu en el sitio Pb(1), el resultado es una cascada de cambios estructurales, que incluyen la reducción de los parámetros de la red, los cambios de coordinación y los cambios de inclinación poliédrica, lo que lleva a prismas triangulares retorcidos de Jahn-Teller localizados alrededor del Cu. El resultado es un conjunto de bandas d_yz/d_xz planas, anormales y aisladas hasta la mitad.
escribir al final
Anteriormente, la gente seguía dudando de la credibilidad de la superconductividad a alta temperatura, y los laboratorios de muchos países expresaron su incapacidad para reproducirla. Recientemente, la Universidad de Beihang y el Laboratorio Nacional de Ciencia de Materiales de Shenyang de la Academia de Ciencias de China expresaron resultados insatisfactorios en sus artículos sobre la reproducción de LK-99. El equipo coreano volvió a subir su trabajo en arXiv.
Y las últimas noticias nos han devuelto la esperanza.
Al menos el Laboratorio de Berkeley que envió el artículo no es una institución ordinaria.
El Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL), o Berkeley Lab para abreviar, es un centro de investigación multidisciplinario operado por el sistema de la Universidad de California para el Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE). Su principal ámbito de investigación incluye la ciencia básica de la energía, la ciencia de los sistemas biológicos y ambientales, la computación científica avanzada, las propiedades básicas de la materia, los futuros aceleradores, las tecnologías de energía sostenible, etc.
Desde la década de 1950 hasta la actualidad, Berkeley Lab ha sido uno de los centros internacionales de investigación en física, y un total de 12 investigadores relacionados con Berkeley Lab han ganado el Premio Nobel.
La única autora del nuevo estudio, Sinéad Griffin, es actualmente investigadora en teoría de materiales nanoestructurados en LBNL, donde recibió su doctorado en ETH Zurich en 2014.
Su investigación se centra en combinar métodos analíticos y computacionales para comprender, manipular y diseñar las propiedades funcionales de los materiales cuánticos, incluidos el magnetismo, los multiferroicos y el orden topológico, con aplicaciones que van desde la ciencia de la información cuántica hasta la microelectrónica de próxima generación. Además, está particularmente interesada en la intersección entre la ciencia de la materia condensada y la física de altas energías.
A medida que la comprensión de las personas sobre materiales como el LK-99 se aclara gradualmente, es posible que podamos encontrar una manera de verificar las sustancias superconductoras a temperatura ambiente más rápidamente.
