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釔高壓相變及超導(dǎo)轉(zhuǎn)變研究獲進展

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-10-21     來源:[標(biāo)簽:出處]     作者:[標(biāo)簽:作者]     瀏覽次數(shù):133
核心提示:
       近日,沈陽材料科學(xué)國家(聯(lián)合)實驗室工程合金研究部博士陳粵,研究員胡青苗、楊銳一起,采用第一性原理方法結(jié)合進化算法,預(yù)測了壓力高于100GPa時釔的晶體結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)該條件下超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度(Tc)隨壓力(P)增大而降低,與100GPa以下時的Tc-P關(guān)系相反。相關(guān)研究成果日前發(fā)表于國際期刊《物理評論快報》。稀土金屬元素釔能夠在高壓下發(fā)生超導(dǎo)轉(zhuǎn)變,是具有最高超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度的單質(zhì)之一。實驗研究表明,在壓力低于100GPa時,釔的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度隨壓力增加而單調(diào)升高。另一方面,隨著壓力增加,釔中發(fā)生了豐富的結(jié)構(gòu)相變。因此,研究釔的高壓結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變及超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度的耦合具有重要的理論意義與實用價值。目前,文獻報道的最高壓力為100GPa左右。在更高壓力下,釔的晶體結(jié)構(gòu)以及能否通過繼續(xù)增大壓力獲得更高的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度是超導(dǎo)和高壓研究領(lǐng)域的一個前沿問題。陳粵等人采用第一性原理結(jié)合進化算法,預(yù)測了在97GPa左右時,釔將發(fā)生兩種新型的高壓晶體結(jié)構(gòu),且這兩種相結(jié)構(gòu)具有比其他晶體結(jié)構(gòu)更低的能量狀態(tài)。此外,采用第一性原理線性響應(yīng)理論,研究人員還預(yù)測了釔在不同壓力下的穩(wěn)定晶體結(jié)構(gòu)對應(yīng)的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度。結(jié)果表明,在100GPa以下時,超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度隨壓力增大而單調(diào)升高,與實驗值符合良好。但當(dāng)壓力大于100 GPa時,理論計算預(yù)測超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度隨著壓力的增大而下降。這意味著,將無法采用增大壓力的方法得到更高的釔超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度。業(yè)內(nèi)專家認為,該研究工作對理解釔的高壓相變及超導(dǎo)轉(zhuǎn)變具有重要的意義,為相關(guān)領(lǐng)域的實驗研究指引了方向。該研究工作得到了中國科學(xué)院金屬研究所葛庭燧獎研金、中國科學(xué)院王寬誠博士后工作獎勵基金以及“973”計劃的資助。 
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