近日,，我院博士生導師,、副教授安義鵬課題組在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域Top期刊《Physical Review B》上發(fā)表了題為“Superconductivity and topological properties of MgB2-type diborides from first principles”的研究論文。
近年來,，超導體密度泛函理論(SCDFT)成為研究材料超導特性的重要方法之一,。然而，對于材料超導性質(zhì)研究,，包含了較為復雜的多體相互作用,，如電聲耦合等。相比傳統(tǒng)的密度泛函理論(DFT)而言,，諸多交換-關(guān)聯(lián)泛函尚未在SCDFT中得到較為廣泛的測試,。例如，在SCDFT框架下,，常用的標準PBE泛函嚴重低估了經(jīng)典高溫超導體MgB2的超導轉(zhuǎn)變溫度,，即理論值為22K [Phys. C: Supercond. 456, 45 (2007)]，而實驗值為39K [Nature (London) 410, 63 (2001)] ,。這一問題持續(xù)十余年尚未完美解決,。該文測試了多種泛函方法，找到一種較為精確求解MgB2及其類似結(jié)構(gòu)MB2 (M為Ta,、Nb,、V)二硼化物超導轉(zhuǎn)變溫度的泛函方法，即考慮范德華修正的OptB88-vdW泛函,。該泛函精確地給出了MgB2的超導轉(zhuǎn)變溫度為39.3K, 與實驗值非常吻合,，其他包含過渡金屬的MB2二硼化物超導轉(zhuǎn)變溫度的求解需要進一步包含自旋擾動修正。而且,，此類MgB2型二硼化物表現(xiàn)出拓撲非平庸的性質(zhì),。該文為采用從頭算方法研究范德華層狀材料的超導和拓撲性質(zhì)提供了有用指導。
圖 1. MgB2型二硼化物的超導性質(zhì)
圖 2. MgB2型二硼化物的表面態(tài)
安義鵬副教授為該論文第一作者和通訊作者,，美國加州大學Irvine分校Ruqian Wu教授和中國科學院物理研究所劉伍明研究員為共同通訊作者,。此項研究得到了國家自然科學基金、中原青年拔尖人才,、河南省自然科學基金優(yōu)秀青年基金,、河南省高校科技創(chuàng)新人才基金等項目支持,。
文章鏈接：https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.134510
(物理學院 安義鵬 張浩興)