探索非常規高溫超導體*

胡江平

1) (中國科學院物理研究所,北京凝聚態物理國家研究中心,北京 100190)

2) (中國科學院大學,卡弗里理論科學中心,北京 100049)

近年來,在理解銅基和鐵基非常規高溫超導體共性的基礎上,提出了非常規高溫超導體電子結構基因的概念,指出實現高溫超導,需要“參與強反鐵磁超交換耦合的d電子軌道獨立于其他軌道單獨出現在費米能級附近”.本文總結這方面的進展,討論幾類滿足高溫超導基因的結構以及和此類基因匹配的可能材料,探討尋找非常規高溫超導體新體系的可能性.

1 前 言

近半個世紀前,趙忠賢老師在《物理》上發表了題為《探索高臨界溫度超導體》的文章[1].文章從電聲強耦合BCS機制出發,探討了提高臨界溫度的可能性,特別是在極限電聲強耦合的情況下,提到了“共價不穩定性”的概念,并在此基礎上延伸到材料結構、化學鍵和摻雜原子物理特性等對超導臨界溫度的影響.雖然文章探討的是常規高溫超導體,但是文中已經明確提到絕緣體和低維材料有可能是探索高溫超導的新領地,幾乎超前十多年預測了過去三十年超導領域發展的方向.

今天我們已經認識到,基于絕緣體和低維材料的超導體很可能是非常規超導體.尤其是針對大約三十年以來發現的兩類非常規高溫超導體 —銅氧化物超導體和鐵基超導體[2,3]的研究,基本上確認傳統BCS電聲耦合機制無法解釋這類高溫超導體中的現象.但是,對這類高溫超導材料的理解依然至今沒有定論,領域里依舊充滿著尖銳的分歧；在如何解釋超導機理方面,從初始模型,到認定超導電性起因的基本物理性質,都有著很多不同的觀點.

為什么確定非常規高溫超導體超導機理會如此困難？這可以歸咎于許多原因.首先,區分常規超導體和非常規超導體本身就是一個難題,這點從趙忠賢老師的文章就可以看出.對非常規超導體這一概念,至今還沒能人能夠給出一個明確的定義.籠統來說,BCS電聲耦合機制沒法解釋的超導體就是非常規超導體,但是“沒法解釋”本身是一個模糊的非科學的陳述,我們需要知道究竟是什么特征刻畫了非常規超導體.然而,對非常規超導體,沒法給出判決性的特征描述.就目前的認識,非常規超導體的主要特征包括： 局域軌道的參與(包括3d和4f等)、多種電子自由度長程序的耦合和競爭的存在、獨特的超導配對對稱性、正常態性質的反常以及超導態同位素效應的缺失等等,這些特征的單一行為都不足夠體現非常規超導特性,只有這些特征綜合起來才對傳統的BCS電聲耦合機制提出了巨大的挑戰,但是這么多的物理現象的存在很難讓人分辨出導致超導的主要原因和次要原因.

其次,理論上提出的微觀模型,包括Hubbard模型和t-J模型,一方面,至今還沒能給出關于存在超導的理論上可信的結論,另一方面,簡化的模型是否能完全描述非常規高溫超導體本身也是值得商榷的問題.今天這些模型被混亂地直接用于描述各種各樣性質完全不同的材料.強關聯效應幾乎成為一個虛化的概念用來說明無法用能帶和費米液體理論理解的結果,理論和模型很大程度上對高溫超導新材料的探索和實驗失去了指導能力.

因此,解決非常規高溫超導體超導機理的問題必須確定其最重要的特征和建立理論的預言能力.過去幾年,我們順著這個想法提出了非常規高溫超導體電子結構基因的概念[4],并且在此基礎上對可能的新高溫超導體材料和結構做了探討[4-8].

2 非常規高溫超導體電子結構基因

對現在已知的銅氧化合物和鐵基高溫超導體[4]來說,不同于常規BCS超導體最重要的特征是磁性的存在,更確切地說,是反鐵磁性.在過去三十多年對高溫超導體的研究中,反鐵磁相互作用也被逐漸認為是高溫超導的起源[9-18].但是,磁漲落誘發超導配對的概念其實非常籠統.例如,如果磁超導機制成立,為什么只有在這兩類超導體中起作用,而在這么多其他相似的材料體系中卻不起作用呢？

帶著上述問題,過去幾年我們對這兩類非常規高溫超導體的電子結構進行了比較和總結[4,5],這兩類超導體的反鐵磁相互作用都是通過陰離子作為中介的超交換作用產生.更進一步,在構成這兩類超導體的準二維結構單元中,與周圍陰離子p軌道發生面內強耦合的d軌道電子都能夠獨立地出現在費米能級附近誘導超導電性.很顯然,這種電子結構環境允許由陰離子中介的反鐵磁超交換耦合對超導電性的貢獻最大化.

我們把這樣的電子結構稱為非常規高溫超導的基因,簡單來說,就是參與 d-p σ-健最強耦合d軌道能獨立在費米面附近[4].之所以稱為基因,是因為這個特征能夠解釋為什么磁超導機制只有在特定的材料中才出現.這個看似簡單的特征對可能的非常規高溫超導材料附加了很多重要的限制.例如,這個基因要求非常規高溫超導材料必須是陽離子-陰離子之間形成的化合物,陽陰離子配位體構成化合物的結構單元.在結構單元內,兩個相鄰的配位體之間必須有共享的陰離子.而且兩個陰離子之間不應該有強化學鍵,因為它們通常破壞反鐵磁交換過程.為了產生強的反鐵磁超交換耦合,陽離子原子中的局域原子軌道必須同時具備和p軌道較強耦合的能力以及接近于半填充的狀態,這點很自然地說明了為什么3d過渡金屬元素中半填充的d軌道是最好的選擇.而且,由于d軌道自身空間的二維特性,基本上只有準二維電子結構可以實現這個基因,在一個有著強三維能帶色散關系的電子能帶中,保持一個純凈的d軌道特征幾乎是不可能的.總結起來,形成基因的條件需要局域配位體、晶格結構、以及d軌道填充數之間特殊的配合.這種特殊性解釋了為什么目前只有銅氧化物和鐵基超導體成為高溫超導體.根據這個基因,對尋找潛在的高溫超導體,不僅探索的范圍極大縮小,還可以結合對稱性分析和密度泛函理論來尋找新的高溫超導電子環境.

下面用具體的例子來闡述電子結構基因的概念.將討論不同配位體結構單元形成的滿足電子結構基因的結構和可能的3d過渡金屬材料.配位體結構單元的種類并不多,對配位數超過6的配位體,陰離子之間的距離會很小,對大部分陰離子來說,它們之間會有強的化學鍵,難以滿足形成基因的條件.因此主要需要考慮的配位體有六配位的八面體,五配位的六面體以及四配位的四面體.

3 六配位結構單元的電子結構基因

六配位的八面體是自然界最常出現的配位體,是包括鈣鈦礦結構在內的多種化合物結構的基本單元.但是到目前為止,在成千上萬種類鈣鈦礦結構的材料中,只有銅氧化物超導體家族是高溫超導體.這里面的原因可以從上面提出的高溫超導基因來簡單理解.下面討論在六配位下兩種高溫超導基因情況[4,6].

3.1 八面體共角形成的正方晶格: d9填充的銅氧化物超導體

八面體配位體共角形成的正方形晶格提供了準二維電子結構.在一個純凈的八面體配位體中,過渡金屬原子的5條d軌道在晶體場作用下劈裂成了兩組： t2g和 eg.由于兩個 eg軌道 dX2-Y2和dZ2與周圍的陰原子之間強耦合,能量較高,dX2-Y2與平面內的p軌道強耦合而 dZ2與頂點的陰原子耦合,因此只有 dX2-Y2軌道參與強反鐵磁超交換耦合.為了將 dX2-Y2軌道獨立在費米面上,必須降低dZ2能量,并且還要求d殼層上有9個電子.銅氧化物超導體就是實現這個d9電子結構基因的材料.圖1描述了這個電子結構基因.顯然,這個環境也可以在平面四配位體和平面金字塔五配位體中實現.

圖1 銅氧化物超導體中的局域電子環境和被選擇的軌道 (a)八面體配合體的草圖； (b) CuO2層中被選擇的dX2-Y2軌道； (c)八面體配合體中陽離子d軌道的晶體場劈裂； (d) d9 填充下的 d X 2-Y2 [4]Fig.1.(a) A single octahedron； (b) the selected d X 2-Y2 in CuO2 layer in cuprates； (c) the crystal energy splitting of a single octahedron； (d) the real energy configuration at d9 filling[4].

銅氧化物超導體[2]屬于擁有鈣鈦礦結構的材料.鈣鈦礦相關的結構是自然界中最常見和最穩定的結構.在一個鈣鈦礦結構中,基本的結構單元就是陽離子-陰離子八面體配合體.在銅氧化物超導體中,CuO6八面體配合體形成了提供準二維電子結構的二維 CuO2層.在 CuO2層中,dZ2軌道的能量因為Jahn-Teller效應或者缺少頂點的氧原子而降低.Cu2+的d9填充是唯一能夠滿足基因條件要求的.這很好地說明了為什么其它有鈣鈦礦結構的過渡金屬化合物沒有表現出高溫超導電性.

3.2 八面體面共享形成的正方二維晶格:d8填充的鎳基材料

從上面的分析可以看出,在八面體配合體中,如果兩個 eg軌道,dX2-Y2和 dZ2,都能在平面內產生強反鐵磁超交換耦合,就可以在d8填充的時候出現一個滿足基因條件的電子結構.這樣在d軌道上有8個電子的Ni+2有可能提供高溫超導電子環境[7].這樣的情況的確存在,就是由八面體共享面形成的正方二維晶格結構.圖2給出了這樣的二維層狀結構,對比銅基,這個二維層狀結構就是將八面體旋轉90°后(圖2(a))以面共享的形式形成.在圖2所示的新坐標系下,在費米面附近,將主要由dZ2和 dX2-Y2兩個軌道來貢獻,其他的三個軌道全部占據.由于這兩個軌道和周圍的陰離子有很強的耦合,兩個軌道能夠提供可能的高溫超導電性.

在實際材料中,我們發現一類實驗上已經合成的材料 La2B2Se2O3(B= Mn,Fe,Co)[6],圖2(b)給出了三維的晶體結構,類似鐵基“1111”體系[4],由LaO絕緣層和B2Se2O層沿著c方向疊加而形成.這時構成材料的基本配位體單元是具有兩種陰離子的八面體BSe4O2.用Ni原子替換B原子,得到具有相同結構的材料La2Ni2Se2O3.在這個材料中,Ni的 dZ2和 dX2-Y2軌道主要貢獻了費米能級附近的電子結構,其他的軌道幾乎占滿,滿足了高溫超導基因的條件.圖2(c)和圖2(d)給出了Ni2Se2O層和Ni的磁性態.目前這類Ni基的材料在實驗上還沒被合成.成功合成這種材料將會打開對鎳基高溫超導的大門,同時為解決高溫超導之謎指明方向.

4 五配位結構單元的電子結構基因

在五配位體中,三角雙錐配位體(圖3(a))可以實現三角/六角晶格結構.在這樣的結構中,我們發現一個可能的高溫超導基因[5].

圖3(b)展示了由三角雙錐配位體共頂角構成的二維平面.分析這個二維平面的電子結構可以從晶體場出發.在獨立的三角雙錐中,圖3(d)顯示了d軌道的晶體場能劈裂： dz2軌道有最高的能量,因為它和兩個頂部的陰離子之間有強烈的耦合； 雙重簡并的 dx2-y2和 dxy軌道與面內陰離子強烈地耦合； 雙重簡并的 dxz和 dyz軌道能量最低,它們只與陰離子微弱的耦合.當三個共角的三角雙錐形成六角格子時,其中 dx2-y2和 dxy軌道形成了兩個分子軌道.其中一個可以與 dz2軌道強烈地耦合,所以簡并被消除了.因為 dz2軌道有更高的能量,這種耦合降低了參與耦合的分子軌道的能級.另一個分子軌道完全孤立于其它軌道,可以被選擇用來提供我們所期望的高溫超導電子環境.圖3(e)描述了上述局域能量組態.可以看出,這個時候d7填充組態可以滿足高溫超導基因的條件[5].

圖2 (a) BM4O2 八面體晶體場劈裂,B 是過渡金屬,M 是硫族元素； (b) La2B2M2O3 晶體結構； (c) B2M2O 八面體邊角共享二維層層狀中的磁交換相互作用J； (d) C-type共線反鐵磁態[6]Fig.2.(a) BM4O2 octahedron and crystal energy splitting； (b) La2B2M2O3 crystal structure； (c) the two dimensional Ni2Se2O layer and their magnetic exchange interactions； (d) the antiferromagnetic ground state[6].

圖3 預言的由三角雙錐配合物構成的Co/Ni基六角格子 (a)三角雙錐配合物的草圖； (b)由三角雙錐配合物形成的二維六角層； (c)擴展的s波的權重分布和Fermi面(紅色表示大的正值)； (d)三角雙錐配合物中的陽離子的d軌道的晶體場劈裂； (e)六角層中陽離子 Co/ Ni位置處的的局域能量組態； (f)和圖 (c)類似,d + id 波的權重分布和 Fermi面[5]Fig.3.(a)The sketch of the trigonal bipyramidal complex； (b)the formed two dimensional lattice；(c) the weight of the s-wave on Fermi surfaces； (d) the crystal energy splitting of a single complex； (e) the local energy configuration at d7 filling configuration；(e) the weight of the d + id wave form factors on Fermi surfaces[5].

共角三角雙錐形成的二維六角結構已經在Mn基材料[19,20]YMnO3和 Fe基材料[21]Lu1—xScxFeO3中出現.如果要達到d7填充組態,需要Ni+3或者Co+2來實現.另外,我們可以預言在這個高溫超導基因結構下,超導態具有d±id配對對稱性.

這個d±id配對對稱性可以從針對非常規高溫超導體的配對對稱選擇規則[15]得到.在d7填充組態周圍,形成了一個準二維能帶結構,費米能附近的電子物理性質由一個單能帶支配.這條能帶的費米面如圖3(c)和圖3(f)所示.因為配對應該由陽離子三角格子中的最近鄰鍵支配,對于s波配對,動量空間中的能隙函數的形式由Δs∝cosky+給出,對于d±id波配對,這個形式由給出.圖3(c)和圖3(f)表明了兩個函數的幅度和費米面之間的交疊.簡并的d±id波和接近半填充的費米面協同得很好.因此,這個體系支持穩定的d±id波配對超導態.

5 四配位結構單元的電子結構基因

四面體配合體也是自然界中最常見的結構之一.鐵基超導體的電子層由共邊四面體FeAs4(Se4)配合體構成[3],常見的閃鋅礦結構由共角四面體構成.在這兩類不同的結構中,都可以存在高溫超導的電子結構基因.

5.1 共邊四面體二維正方晶格: 鐵基超導體[4]

決定鐵基超導體物理性質的電子位于二維FeAs/Se層上.如圖4(a)所示,這些層由共邊四面體 FeAs4(Se4) 配合物構成.如圖4(c)所示,在四面體配合物中t2g軌道比eg軌道有更高的能量,因為它們與陰離子之間有強耦合.在這樣一種組態下,可以簡單認為,一個d7填充的組態可以使得所有t2g軌道接近半填充,滿足高溫超導基因的要求.但是,因為下面兩個原因,這種推理是具有誤導性的.首先,四面體配位體中兩個軌道t2g和eg之間的晶體場能的劈裂遠比八面體化合物中的要小.其次,因為FeAs/Se層中最近鄰Fe-Fe間距較短,dX2-Y2這個eg軌道有非常大的色散.因此,簡單的論據不能說明為什么費米能附近的 dX2-Y2eg軌道成份會很少.

但是,如果我們仔細地考查 2-Fe晶胞,把Fe格子分成A和B兩套子格子,因為兩個最近鄰Fe原子之間的距離較短,一個A子格的Fe原子的局域電子環境不僅被四面體配位體中周圍四個As/Se原子影響,還受到周圍四個B子格的Fe原子的影響.事實上,dxz和 dyz軌道與附近 Fe 原子的 dx2-y2eg軌道強烈地耦合.因此,一個更復雜的圖像是,dxz和 dyz軌道形成了兩個分子軌道.其中一個有 dx2-y2對稱特征的軌道與附近Fe原子的dx2-y2軌道強烈地耦合.這種耦合將這個軌道推至更高的能級,使得另一個有 dxy對稱性特征的軌道,仍然是一個與周圍As/Se原子有強耦合的純凈的軌道,被獨立出來.因此,更精確的局域能量組態由圖4(d)給出,圖的中間有兩個 dxy類的軌道,其中一個由 dxz/yz軌道形成.這兩個軌道能夠提供可能的高溫超導電性.有了這個組態,我們立即判定出Fe2+的3d6組態滿足高溫超導基因的要求.需要指出的是上面的能量組態隱藏在描寫鐵基超導體有效雙軌道模型之中[22].這個基因解釋了其他過渡金屬元素的材料在這種結構下為什么不是高溫超導體.

圖4 鐵基超導體中的局域電子環境和被選擇的軌道：(a)四面體配合物的草圖； (b) FeAs/Se層中被選擇的dxy類軌道和陰離子原子之間的耦合組態； (c)四面體配合物中陽離子的d軌道的晶體場劈裂； (d)鐵基超導體中Fe原子位置的局域能量組態(藍色的軌道在d6填充組態中被孤立,它們支配了Fermi能附近的電子物理性質)Fig.4.The sketch of local electronic environment and selected orbitals of iron-based superconductors： (a) the sketch of tetrahedron； (b) the selected dxy orbitals which are responsible for the electronic physics； (c) the crystal field splitting in a single tetrahedron；(d) the realistic local energy environment for d-orbitals in iron-based superconductors.

5.2 共角四面體二維正方晶格: d7填充的鈷基超導體[7,8]

通過前面對鐵基高溫超導晶體結構的分析,很自然會提出一個問題： 如果只保留一套Fe格子,這樣的晶體結構中能不能存在高溫超導？答案是肯定的.圖5分別展示了四面體共享邊界和頂角的二維晶體結構和d軌道的晶體場劈裂.對于鐵基結構,前面分析過在費米面附近,主要有兩個 dxy類的軌道,其中一個由 dxz/yz軌道形成.這兩個軌道能夠提供可能的高溫超導電性.我們立即判定出這種特殊的Fe2+的3d6組態滿足高溫超導基因的要求.當四面體共享頂角時,很明顯,在這個晶體結構中eg和t2g軌道沒有大的耦合； 因為晶體場劈裂,eg和t2g軌道是完全分開的； 所有的t2g軌道幾乎是簡并的.因此,如圖5(b)所示,過渡金屬的 3d軌道填充數為7滿足高溫超導基因的要求,這是另外一個d7填充的基因,下面我們的目標是構造具有這種二維晶體結構等Co2+材料.

圖5 二維晶體層狀結構,相應的 d 軌道晶體場劈裂以及實現高溫超導的電子填充結構[5] (a) 在鐵基超導中具有d6電子填充結構的 FeAs/Se 層； (b)提出的層狀結構,只保留了(a)中一套A子格,具有d7電子填充結構[7]Fig.5.The two dimensional lattice structures formed by the edge shared tetrahedrons： (a) The case of d6 filling ironbased superconductors； (b) the corner shared tetrahedrons,the case for d7 filling configuration.

對閃鋅礦結構做元素替換之后,可以得到化學式為I-II2-III-VI4的四元錫石類結構和PMCA類結構,圖6 中的 CuInM2X4(M= Mn,Fe,Co,Ni；X= S,Se,Te)是這種結構的代表.如果這類結構中,有CoX2層就可以滿足上述基因條件.因此,CuInCo2X4(X= S,Se,Te)是符合超導基因理論的要求.值得注意的是,CuInCo2Te4在 2016 年已經被Gallardo等[23]合成出來.通過對CuInCo2Te4能帶以及磁結構等計算,合成的母體化合物材料的磁性性質和我們的理論計算是一致的.這類材料完全符合超導基因理論.

6 總 結

我們利用銅基和鐵基超導的共性提出了高溫超導電子結構基因的概念： 參與d-p軌道耦合σ反鍵態的d軌道電子能夠獨立在費米面上.基于這個條件,設計討論了不同結構中可能存在的高溫超導電子結構基因.這個電子結構基因很好地解釋了為什么銅基和鐵基高溫超導體是目前發現的僅有的非常規超導家族.同時,這個電子結構基因也是對傳統BCS高溫超導的一個自然推廣.在具有較高超導臨界轉變溫度的傳統BCS超導體中,比如MgB2[24,25],超導也是由p-p軌道的σ反鍵態電子形成[25,26].在非常規超導體中,對局域性很強,又存在多個軌道的d電子來說,需要通過與p軌道的耦合形成巡游和配對,上述基因條件就成了一個對BCS材料自然的推廣.

這個基因理論上為設計和尋找新的非常規高溫超導體提供了一條思路.一個一般的尋找步驟可以是這樣的： 1)設計一個可能的可以由特定陽離子-陰離子配位體構成的晶體結構； 2)使用對稱性工具理解局域電子物理性質； 3)進行標準的密度泛函理論計算得到能帶結構和它的軌道特征；4)根據對高溫超導基因的要求來決定存在高溫超導環境的條件和可能性； 5)設計實際晶格結構能夠穩定存在的材料.

圖6 (a),(b) CuInCo2X4(X = S,Se,Te)的錫石類和 PMCA 類晶體結構[6]； (c) G 型 (棋盤型) 反鐵磁序的示意圖； (d) CuInCo2 X4中四面體晶體場下的Co的d7電子組態[8]Fig.6.(a),(b) The stannite and PMCA structures of CuInCo2X4 (X = S,Se,Te) respectively； (c) the sketch of the G-type Antiferromagnetic state； (d) the crystal energy splitting of Co atoms in CuInCo2X4.

在設計高溫超導電子環境的時候,有一些有幫助的線索.例如是不是能夠為所有3d過渡元素設計出實現高溫超導電性的晶體結構.因為負責產生高溫超導電性的d軌道一定要與陰離子原子之間產生強耦合,它們通常從晶體場環境中獲得能量,這就解釋了為什么所有高溫超導體(包括被預言的Co/Ni基材料)都涉及元素周期表中3d過渡元素的后半部分.是否能夠克服這個局限,為3d過渡元素的前半部分做出具體的設計(特別是Mn和Cr)是一個具有挑戰性的問題.另一個例子是,因為我們知道決定配對對稱性的規則,能否設計出有特定配對對稱性的超導態.我們注意到銅氧化物和鐵基超導體分別是在正方晶格中的d波和s波配對對稱性的例子.我們預言的其中一個結構基因在三角/六角晶格結構中d波配對對稱性.因此,例如,我們可以思考如何在三角/六角晶格結構中實現擴展的s波的具體問題.

上面的討論主要集中在準二維材料,這是由于d軌道本身的二維性.從基因的要求來看,在費米面附近孤立一個d軌道需要的二維電子結構.三維結構中有沒有可能實現基因條件呢？對閃鋅礦結構來說,如果三個t2g軌道都參與配對,它們剛好也組成三維正方結構的一個表示.因此從基因的條件要求來說,三個軌道接近半滿的d7填充有可能實現高溫超導,一個可能的候選材料就是電子摻雜的CoN[27].

另外一個是估計超導轉變溫度.超導轉變溫度能夠通過比較配合物中陽離子和陰離子之間耦合能的大小來估計.銅氧化物超導體中八面體配合物中的Cu-O耦合強度比鐵基超導體四面體配合物中的Fe-As/Se耦合的兩倍還要強.實驗觀察到的兩類高溫超導體的最高轉變溫度之間的比例與兩者耦合強度之間的比例相似.在三角雙錐配合物中,它們之間的耦合強度大約是銅氧化物超導體中耦合強度的2/3.因此,由于在銅氧化物超導體中最高轉變溫度可以達到160 K,我們期待在三角雙錐結構中可以實現的最大轉變溫度大約是100 K左右.也可以相應估計其他電子結構基因的轉變溫度.

我們主要聚焦于3d軌道,我們知道它們產生了最強的關聯效應.然而,即使較弱的電子-電子關聯效應,也可以考慮陽離子位置處的其他類型的軌道,包括 4d,5d,4f,5f,甚至包括更高階的 s 軌道.可以把電子結構是由從Fermi能附近的軌道被孤立出來而且是通過與陰離子p軌道之間的強耦合產生的材料作為可能的非常規超導體.一般來說,只要陰離子和陽離子的軌道之間存在電荷轉移能隙,就應該產生交換耦合,產生一定的超導轉變溫度.對于 5d 和 5f軌道,因為大的自旋軌道耦合,軌道將發生重組,實空間的組態將有很大不同.這可能導致更多產生超導態的晶格結構的可能設計.對于s軌道,因為它們的空間對稱性,我們可能設計出一個立方型的三維晶格結構來實現這些條件.

歸納起來,銅氧化物和鐵基超導體可以被統一到一個基于排斥相互作用或者磁驅動高溫超導機制的理論框架中.證實這種機制,還需要從理論上預言出可能的高溫超導材料.但是,對滿足基因條件的材料,和趙忠賢老師在其文中指出的那樣[1],都存在由于孤立強化學鍵電子在費米面帶來的類似“共價不穩定性”的結構問題.這一點也解釋了為什么這些電子結構基因很難在實際材料中形成,實際上的確上面討論的材料都還沒有已經被實驗制備出來的證據,這些材料很有可能都處于亞穩態,需要用特殊條件和方法去制備.當然,我們不應該被這些探索中的困難嚇倒,相信新的高溫超導體肯定在某個地方等著我們.