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Alors que les scientifiques du monde entier se bousculent pour faire des expériences, certaines personnes ont apporté un soutien théorique aux récentes recherches de l'équipe de recherche scientifique coréenne sur la "supraconductivité à température et pression normales".
Il y a quelques heures, le Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) a soumis un article sur arXiv avec des résultats soutenant LK-99 en tant que supraconducteur à température ambiante et à pression ambiante .
Grand portail de test de recherche de modèles
Portail GPT-4 (libre de mur, peut être testé directement, si vous rencontrez un point d'avertissement avancé du navigateur/continuez à visiter) :
Bonjour, GPT4 !
À l'heure actuelle, le document a attiré beaucoup d'attention et de discussions sur Twitter.
Certaines personnes ont lu l'article pour la première fois et ont dit : "C'est une découverte majeure. La vitesse de soumission de la recherche est extrêmement rapide, mais la réflexion y est suffisamment prudente."
Dans l'étude, Sinéad Griffin, chercheur en théorie des matériaux nanostructurés au LBNL, utilisant la puissance de calcul du département américain de l'énergie pour effectuer des simulations, déclare avoir trouvé une base théorique pour la supraconductivité dans l'apatite de plomb dopée au cuivre, une bande plate isolée au niveau de Fermi est un signe de cristaux supraconducteurs.
Grâce à des modèles informatiques, nous avons théoriquement décrit les propriétés que le matériau devrait avoir si la supraconductivité à température ambiante existe dans le monde réel. Le LK-99, qui attire désormais l'attention du monde entier, possède cette propriété particulière.
Il s'agit peut-être également de la première recherche connexe à prouver la faisabilité de la théorie des "supraconducteurs à température et pression normales".
Une fois l'article soumis, l'auteur a immédiatement tweeté : L'article a été abandonné, vous pouvez dormir un moment.
Le titre de la thèse est "Origine des bandes planes isolées corrélées dans l'apatite phosphate de plomb substituée par le cuivre".
Présentation de la méthode
Tous les calculs de la théorie fonctionnelle de la densité (DFT) ont été effectués à l'aide du logiciel Vienna Ab initio Simulation Package (VASP), un progiciel pour les calculs de mécanique quantique. Compte tenu de la faible localisation des états Cu-d, une correction Hubbard-U a été appliquée expérimentalement. Des valeurs U comprises entre 2 eV et 6 eV ont également été testées expérimentalement et se sont révélées similaires à toutes les valeurs calculées. Les résultats dans le texte principal sont pour U = 4 eV, ce qui donne des paramètres de réseau à moins de 1% des résultats expérimentaux.
La figure 1 ci-dessous (a) est la structure de l'apatite de plomb, telle que décrite dans le texte principal, avec deux sites de plomb inégaux. Les colonnes O ou OH sont situées dans la colonne centrale définie par la structure hexagonale Pb(2). Fonction de position électronique calculée de Pb_10(PO_4)_6OH_2. Les radicaux oxygène autour de Pb(2) sont repoussés par des paires isolées.
▲Figure 1
La structure d'apatite de plomb de la figure 2 (a) ci-dessous montre neuf sites Pb (1) coordonnés. b) Structure de substitution Cu montrant des sites Cu et Pb (1) hexacoordonnés avec une coordination de prisme triangulaire déformée, deux longueurs de liaison différentes et une torsion rigide de 24 ◦ entre les triangles supérieur et inférieur. Sur la droite se trouve le diagramme de champ cristallin de Cu-d 9 .
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La figure 3 ci-dessous montre la structure de bande électronique polarisée en spin calculée (à gauche) et la densité d'états correspondante. La ligne continue orange sur la gauche de la figure représente la bande d'énergie de spin-up, et la ligne pointillée bleue représente la bande d'énergie de spin-down. L'ombrage gris à droite de la figure indique la densité totale des états, où la piste Cu-d est représentée en rose et la piste Op adjacente est représentée en vert. Dans les deux tracés, le niveau de Fermi est fixé à 0 eV.
▲Figure 3
Notamment, l'étude a trouvé un ensemble de bandes planes isolées à travers le niveau de Fermi avec une bande passante maximale d'environ 130 meV (voir la figure 4 ci-dessus) :
Ces résultats théoriques suggèrent que la structure de l'apatite fournit un cadre unique pour stabiliser des états Cu-d^9 hautement localisés qui forment des bandes plates fortement corrélées au niveau de Fermi. Le rôle central de l'électron solitaire stéréochimiquement actif 6s^2 dans Pb(2) se manifeste dans la formation d'ondes de densité de charge chirales et la propagation de distorsions structurelles reliant les polyèdres.
Lorsque Cu est substitué sur le site Pb (1), le résultat est une cascade de changements structurels, notamment une réduction des paramètres de réseau, des changements de coordination et des changements d'inclinaison polyédriques, conduisant à des prismes triangulaires torsadés de Jahn-Teller localisés autour de Cu. Le résultat est un ensemble de bandes d_yz/d_xz isolées plates, anormales et à moitié remplies.
écrire à la fin
Auparavant, les gens continuaient de douter de la crédibilité de la supraconductivité à haute température et les laboratoires de nombreux pays ont exprimé leur incapacité à la reproduire. Récemment, l'Université de Beihang et le Laboratoire national de Shenyang pour la science des matériaux de l'Académie chinoise des sciences ont tous deux exprimé des résultats insatisfaisants dans leurs articles sur la reproduction de LK-99. L'équipe coréenne a remis en ligne son article sur arXiv.
Et les dernières nouvelles nous ont redonné espoir.
Au moins, le laboratoire de Berkeley qui a soumis l'article n'est pas une institution ordinaire.
Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), ou Berkeley Lab en abrégé, est une installation de recherche multidisciplinaire exploitée par le système de l'Université de Californie pour le Département américain de l'énergie (DOE). Son domaine de recherche principal comprend les sciences énergétiques fondamentales, la science des systèmes biologiques et environnementaux, le calcul scientifique avancé, les propriétés fondamentales de la matière, les futurs accélérateurs, les technologies énergétiques durables, etc.
Des années 1950 à nos jours, Berkeley Lab a été l'un des centres internationaux de recherche en physique, et un total de 12 chercheurs liés à Berkeley Lab ont remporté le prix Nobel.
L'unique auteur de la nouvelle étude, Sinéad Griffin, est actuellement chercheuse en théorie des matériaux nanostructurés au LBNL, où elle a obtenu son doctorat à l'ETH Zurich en 2014.
Ses recherches portent sur la combinaison de méthodes analytiques et informatiques pour comprendre, manipuler et concevoir les propriétés fonctionnelles des matériaux quantiques, y compris le magnétisme, les multiferroïques et l'ordre topologique, avec des applications allant de la science de l'information quantique à la microélectronique de nouvelle génération. De plus, elle s'intéresse particulièrement à l'intersection entre la science de la matière condensée et la physique des hautes énergies.
Au fur et à mesure que la compréhension des gens sur des matériaux tels que le LK-99 devient claire, nous pourrons peut-être trouver un moyen de vérifier plus rapidement les substances supraconductrices à température ambiante.
