超导的发生需要电子配对以后形成库珀对,这些库珀对构成超导态的载流子。绝大部分超导体的库珀对中的两个电子其自旋方向相反,形成所谓自旋单态配对。这种超导一般很容易被磁性杂质所破坏,所以在探索新超导体的时候避免使用磁性很强的元素,如锰元素。这也是为什么在锰(Mn)基化合物中发现的超导体非常稀少,且超导转变温度(
锰为典型的具有3d轨道电子的过渡金属元素,含有3d轨道电子的元素形成的化合物通常具有丰富的量子态和新奇量子现象。在富氢元素超导体的探索中,研究人员一般避免使用3d过渡金属磁性元素,因为强的磁性会破坏富氢元素超导体中的基于电-声耦合的超导配对。然而,从另一个角度考虑,由于轻元素(包含H, B, C, N等)具有更高的零点动能,其形成的化合物普遍具有较强的声子振动频率,因此也许可以作为磁性元素之间磁超交换相互作用的破坏者。在上述情形下,3d磁性过渡金属元素电子的局域性和巡游特性可以很好得到平衡,超导的配对不再依靠基于BCS理论的电-声子相互作用,而是轻元素介导的强的自旋涨落。本文作者提出这个思想,并把它称为MHFV模型(Magnetic moments plus High Frequency Vibrations),从而提出了一种将3d磁性过渡金属元素和轻元素相结合的思路,为探索新的非常规超导电性提供了新的实现方案。
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图1给出了
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物理学院博士生项浙宁、张英杰和鲁清为论文共同第一作者,物理学院李庆助理研究员、孙建教授和闻海虎教授为共同通讯作者。此工作得到国家重点研发计划、自然科学基金委、教育部双一流学科建设、固体微结构物理国家重点实验室、2011计划“人工微结构科学与技术协同创新中心”、江苏省物理科学研究中心和南京大学AI & AI for Science项目的支持,在此表示感谢。
论文链接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202416882