(a) La struttura a bande di LaNiO2 senza SOC. I pesi dei diversi orbitali sono rappresentati da colori diversi. (b) Il numero totale di elettroni in funzione del potenziale chimico. (c) La superficie di Fermi di LaNiO2. (d) La struttura a bande con SOC nell'area ombreggiata di (a), gli incroci sono interrotti tranne i punti Dirac lungo M-A. Credito:©Science China Press
La scoperta della superconduttività ad alta Tc nei cuprati attira le persone a esplorare la superconduttività nei nichelati, le cui strutture cristalline sono simili ai cuprati. Recentemente, Danfeng Li et al. alla Stanford University ha pubblicato un articolo in Natura , riportando la superconduttività osservata nei nichelati Nd . drogati con lacune 0.8 Sr 0.2 NiO 2 . Diverso dai cuprati, il composto progenitore NdNiO 2 non conserva l'ordine magnetico a lungo raggio, che si pensava fosse responsabile della superconduttività negli ossidi di rame. Oltretutto, lo stato fondamentale di NdNiO 2 è metallico. L'articolo di commento In Natura ha notato che il lavoro di Li potrebbe diventare un punto di svolta per la nostra comprensione della superconduttività nei cuprati e nei sistemi simili ai cuprati, forse portando a nuovi superconduttori ad alta temperatura.
Per comprendere il meccanismo dei superconduttori nichelati, scienziati dell'Istituto di Fisica, L'Accademia cinese delle scienze ha effettuato un'attenta analisi sul composto progenitore NdNiO 2 , compresa la sua struttura elettronica a bande, caratteristiche orbitali, Superfici di Fermi e topologia a bande utilizzando calcoli dei principi primi e metodo variazionale di Gutzwiller. I risultati mostrano che le tasche di Fermi dell'elettrone sono fornite da Ni-3d x2-y2 orbitali, mentre le tasche del foro sono costituite da Nd-5d 3z2-r2 e Nd-5d xy orbitali. Analizzando la rappresentazione a bande elementare nella teoria della chimica quantistica topologica, gli autori hanno scoperto che è possibile costruire un modello a due bande per riprodurre tutte le bande intorno al livello di Fermi.
Le due bande originano da due orbitali, incluso un Ni-3d x2-y2 orbitale e uno pseudo-orbitale di tipo s situato sulla vacanza degli atomi di ossigeno. Oltretutto, gli autori hanno scoperto che l'inversione di banda avviene tra Ni-3d xy stati e bande di conduzione, risultante in una coppia di punti Dirac lungo M-A nella zona di Brillouin. Inoltre, per prendere in considerazione gli effetti di correlazione degli elettroni Ni 3d, gli autori hanno eseguito il calcolo DFT + Gutzwiller. I risultati mostrano che la metà occupava 3d x2-y2 gli orbitali hanno il peso della quasiparticella più piccolo (circa 0,12); vale a dire, il 3d x2-y2 la larghezza di banda dopo la rinormalizzazione è circa 1/8 dei risultati DFT. D'altra parte, i punti di Dirac lungo la linea di alta simmetria M-A si avvicinano al livello di Fermi a causa della rinormalizzazione della banda. In questo lavoro gli autori hanno calcolato la struttura elettronica, discusso le proprietà topologiche e costruito un modello a due bande. Questi risultati aiuteranno le persone per lo studio della topologia e della superconduttività nei nichelati.
La struttura a bande del modello a legame stretto non interagente è tracciata in linee tratteggiate nere, mentre le bande DFT+Gutzwiller sono tracciate in linee continue rosse. L'inserto mostra i pesi delle quasiparticelle di cinque orbitali 3d. Credito:©Science China Press
