(a) A estrutura da banda de LaNiO2 sem SOC. Os pesos de orbitais diferentes são representados por cores diferentes. (b) O número total de elétrons em função do potencial químico. (c) A superfície de Fermi de LaNiO2. (d) A estrutura da banda com SOC na área sombreada de (a), os cruzamentos são espaçados, exceto os pontos de Dirac ao longo da M-A. Crédito:© Science China Press
A descoberta de supercondutividade de alta Tc em cupratos atrai pessoas para explorar a supercondutividade em níquelados, cujas estruturas cristalinas são semelhantes aos cupratos. Recentemente, Danfeng Li et al. na Stanford University publicou um artigo em Natureza , relatando a supercondutividade observada em níquelatos dopados com furo Nd 0,8 Sr 0,2 NiO 2 . Diferente de cuprates, o composto pai NdNiO 2 não preserva a ordem magnética de longo alcance, que se pensava ser responsável pela supercondutividade em óxidos de cobre. Além do mais, o estado fundamental de NdNiO 2 é metálico. O artigo de comentário em Natureza observou que o trabalho de Li pode se tornar uma virada de jogo para a nossa compreensão da supercondutividade em cupratos e sistemas semelhantes a cupratos, talvez levando a novos supercondutores de alta temperatura.
A fim de compreender o mecanismo dos supercondutores de níquel, cientistas do Instituto de Física, A Academia Chinesa de Ciências fez uma análise cuidadosa do composto original NdNiO 2 , incluindo sua estrutura de banda eletrônica, características orbitais, Superfícies de Fermi e topologia de banda usando cálculos de primeiros princípios e método variacional de Gutzwiller. Os resultados mostram que os bolsos de Fermi de elétrons são contribuídos por Ni-3d x2-y2 orbitais, enquanto os bolsos dos orifícios consistem em Nd-5d 3z2-r2 e Nd-5d xy orbitais. Ao analisar a representação de bandas elementares na teoria da química quântica topológica, os autores descobriram que um modelo de duas bandas pode ser construído para reproduzir todas as bandas em torno do nível de Fermi.
As duas bandas se originam de dois orbitais, incluindo um Ni-3d x2-y2 orbital e um pseudo-orbital s-like localizado na vacância de átomos de oxigênio. Além do mais, os autores descobriram que a inversão de bandas acontece entre Ni-3d xy estados e bandas de condução, resultando em um par de pontos Dirac ao longo da M-A na zona de Brillouin. Além disso, levar em consideração os efeitos de correlação dos elétrons de Ni 3d, os autores realizaram o cálculo DFT + Gutzwiller. Os resultados mostram que a metade ocupou 3d x2-y2 orbital tem o menor peso de quasipartícula (cerca de 0,12); nomeadamente, o 3d x2-y2 largura de banda após a renormalização é cerca de 1/8 dos resultados DFT. Por outro lado, os pontos de Dirac ao longo da linha de alta simetria M-A tornam-se mais próximos do nível de Fermi devido à renormalização da banda. Neste trabalho os autores calcularam a estrutura eletrônica, discutiu as propriedades topológicas e construiu um modelo de duas bandas. Esses resultados ajudarão as pessoas no estudo da topologia e supercondutividade em níquelados.
A estrutura de banda do modelo de ligação firme sem interação é plotada em linhas tracejadas pretas, enquanto as bandas DFT + Gutzwiller são plotadas em linhas sólidas vermelhas. A inserção mostra os pesos das quasipartículas de cinco orbitais 3d. Crédito:© Science China Press
