炸裂！电镜大牛潘晓晴，刚发Science，再发Nature！手握9篇NS正刊！
文摘
2024-11-03 08:18
河南
单层铁硒（1 uc FeSe）是近年来超导研究中的一个重要领域，因其在SrTiO3（STO）基底上展现出的显著提高的超导转变温度（Tc）而成为了研究热点。这种高Tc现象与电子-声子耦合（EPC）密切相关，但其微观机制仍然不明确，特别是在界面处的耦合行为上，导致了对该领域的深入探索。尽管1 uc FeSe的电子掺杂可以将Tc提升至40 K，但在STO基底上的1 uc FeSe却实现了更高的Tc，这引发了学术界的关注。现有研究表明，界面玻色子模式与超导性之间的关系是理解Tc增强的关键因素。然而，声子模式的具体贡献和与电子的耦合强度之间的关系尚未得到充分阐明。为了解决这一挑战，美国加利福尼亚大学尔湾分校潘晓晴团队在Nature期刊上发表了题为“Phonon modes and electron–phonon coupling at the FeSe/SrTiO3 interface”的最新论文。研究人员通过动量选择性高分辨电子能量损失谱（EELS）技术，成功地在原子尺度上解析了FeSe/STO界面的声子模式。研究揭示了新的光学声子模式，这些模式在75–99 meV的能量范围内与电子强耦合，且发现了氧原子的垂直振动是关键因素。此外，研究表明层间距对Tc的增强起着重要作用。值得注意的是，2024年10月3日，美国加州大学尔湾分校(UCI)潘晓晴教授团队在Science发表了题为“Grain rotation mechanisms in nanocrystalline materials: Multiscale observations in Pt thin films”论文，引起了不小的关注！（1）实验首次使用动量选择性高分辨电子能量损失谱（EELS）技术在原子尺度上解析了单层铁硒（1 uc FeSe）与SrTiO3（STO）基底的界面声子模式，揭示了在75–99 meV能量范围内的新光学声子模式。（2）通过对TiOx层和STO基底中的氧原子垂直振动的成像，研究发现这些声子模式与电子强耦合，提供了超导转变温度（Tc）增强的微观机制。这些声子模式的耦合强度与1 uc FeSe/STO的EPC强度和超导能隙密切相关。（3）实验还通过密度泛函理论（DFT）和频率分辨冻结声子多层切片（FRFPMS）模拟，对声子行为进行了深入分析，揭示了FeSe与TiOx层之间的层间距对Tc增强的重要性。图1: 超导1μC FeSe/STO的界面结构和振动光谱。图3: 电子-声子耦合electron–phonon coupling，EPC的DFT计算。本文的研究为理解超导材料界面的声子-电子耦合（EPC）提供了重要的微观视角，揭示了1 uc FeSe/STO界面中氧原子的垂直振动如何影响超导性。通过高分辨率振动光谱学，作者首次识别了双TiOx层中的垂直振动模式，这些模式不仅提供了额外的声子模式，还在电子耦合中扮演了关键角色。这一发现表明，界面结构的均匀性对超导临界温度（Tc）的提升至关重要。此外，作者的研究强调了不同界面类型之间的微小变化如何导致超导能隙的不同表现，提示作者在设计新型高Tc超导体时，应关注界面工程。这种对界面结构与电子-声子耦合关系的深入理解，可能为开发具有优异性能的新材料提供重要启示。未来的研究可以进一步探索不同材料系统中的类似现象，推动超导材料及其应用的发展，为电子学和量子计算领域带来新的突破。Yang, H., Zhou, Y., Miao, G. et al. Phonon modes and electron–phonon coupling at the FeSe/SrTiO3 interface. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08118-0🏅 我们提供专业的第一性原理、分子动力学、生物模拟、量子化学、机器学习、有限元仿真等代算服务。🎯我们的理论计算服务，累计助力5️⃣0️⃣0️⃣0️⃣0️⃣➕篇科研成果，计算数据已发表在Nature & Science正刊及大子刊、JACS、Angew、PNAS、AM系列等国际顶刊。 👏👏👏
