Genes de superconductividad de alta temperatura expresados en materiales 3D
Los problemas de los superconductores de alta temperatura (HTSC) son importantes para la comunidad de la física e incluso para toda el área de la ciencia. Desde su descubrimiento, muchos investigadores han realizado diversos estudios, que aún carecen de soluciones ampliamente aceptadas. Recientemente, el profesor Jiangping Hu, del Instituto de Física, Chino de Ciencia, propuso la teoría "genética" de la superconductividad de alta temperatura basada en las propiedades electrónicas de los HTSC cuasi bidimensionales existentes, y la utilizó para buscar nuevas familias de HTSC. Según esta teoría, su grupo exploró más a fondo las condiciones de expresión del "gen" en la estructura tridimensional de alta simetría y predijo los compuestos de cobalto en la estructura de zinc-blenda como nuevas familias de HTSC.
Estructura de Zinc-blenda: el complejo aniónico es tetraédrico y los mismos iones forman la estructura cúbica centrada en la cara.
©Science China Press
Este trabajo se titula "Superconductividad no convencional a alta temperatura en compuestos metálicos cúbicos de transición zinc-blenda", publicado recientemente en SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy. Los investigadores utilizaron la teoría de grupos, la banda electrónica y el método de campo medio esclavo-bosón para analizar las simetrías del movimiento de los electrones y para predecir las propiedades de la superconductividad. Se trata de un estado superconductor de la onda D que rompe espontáneamente la simetría de la inversión del tiempo y mantiene los nodos en direcciones diagonales.
En concreto, la estructura considerada en este trabajo es la estructura de mezcla de zinc como se muestra en la figura 1. Bajo esta estructura, las simetrías locales son las mismas que las simetrías globales, lo que mantiene la degeneración de los orbitales t2g a partir de la representación tridimensional del grupo Td. Cuando la configuración electrónica está cerca de d7, esos tres orbitales están aislados cerca de la superficie de Fermi, con un fuerte salto y superintercambio antiferromagnético en todas las direcciones, desencadenando la expresión del "gen" HTSC. La onda de emparejamiento bajo este entorno es d+id, rompiendo la simetría de inversión de tiempo. Esta onda de emparejamiento se desvanece en la dirección diagonal de la masa en la zona de Brillouin, como analogía directa de la superconductividad cuasi bidimensional en el cuprato. Al adoptar la estructura de bandas y el cálculo del campo medio, los compuestos de zinc, mezcla de zinc, cobalto, oxígeno y nitrógeno dopados con electrones pueden realizar esa física.
Este resultado enriqueció aún más la predicción de las familias de HTSC según la teoría del "gen". Si se verifica mediante los siguientes experimentos, la teoría del "gen" se justificaría y se encontrarían más materiales de HTSCs.
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