(a) La estructura de bandas de LaNiO2 sin SOC. Los pesos de diferentes orbitales están representados por diferentes colores. (b) El número total de electrones en función del potencial químico. (c) La superficie de Fermi de LaNiO2. (d) La estructura de bandas con SOC en el área sombreada de (a), los cruces están separados excepto los puntos de Dirac a lo largo de M-A. Crédito:© Science China Press
El descubrimiento de la superconductividad de alta Tc en los cupratos atrae a las personas a explorar la superconductividad en los niquelatos, cuyas estructuras cristalinas son similares a los cupratos. Recientemente, Danfeng Li y col. en la Universidad de Stanford publicó un artículo en Naturaleza , reportando la superconductividad observada en nicquelatos dopados con huecos Nd 0,8 Sr 0,2 NiO 2 . Diferente de los cupratos, el compuesto original NdNiO 2 no conserva el orden magnético de largo alcance, que se pensaba que era responsable de la superconductividad en los óxidos de cobre. Además, el estado fundamental de NdNiO 2 es metálico. El artículo de comentario en Naturaleza señaló que el trabajo de Li podría cambiar las reglas del juego para nuestra comprensión de la superconductividad en cupratos y sistemas similares al cuprato, quizás conduciendo a nuevos superconductores de alta temperatura.
Para comprender el mecanismo de los superconductores de nicquelatos, científicos del Instituto de Física, La Academia de Ciencias de China hizo un análisis cuidadoso del compuesto original NdNiO 2 , incluida su estructura de banda electrónica, características orbitales, Superficies de Fermi y topología de bandas mediante el uso de cálculos de primeros principios y el método variacional de Gutzwiller. Los resultados muestran que las bolsas de electrones de Fermi son aportadas por Ni-3d x2-y2 orbitales, mientras que los bolsillos de los agujeros consisten en Nd-5d 3z2-r2 y Nd-5d xy orbitales. Al analizar la representación de bandas elementales en la teoría de la química cuántica topológica, los autores encontraron que se puede construir un modelo de dos bandas para reproducir todas las bandas alrededor del nivel de Fermi.
Las dos bandas se originan a partir de dos orbitales, incluyendo un Ni-3d x2-y2 orbital y un pseudoorbital similar a s ubicado en la vacante de átomos de oxígeno. Además, los autores encontraron que la inversión de banda ocurre entre Ni-3d xy estados y bandas de conducción, resultando en un par de puntos de Dirac a lo largo de M-A en la zona de Brillouin. Además, para tener en cuenta los efectos de correlación de los electrones Ni 3d, los autores realizaron el cálculo de DFT + Gutzwiller. Los resultados muestran que la mitad ocupaba 3d x2-y2 orbital tiene el peso de cuasipartícula más pequeño (aproximadamente 0,12); a saber, el 3d x2-y2 el ancho de banda después de la renormalización es aproximadamente 1/8 de los resultados de DFT. Por otra parte, los puntos de Dirac a lo largo de la línea de alta simetría M-A se acercan al nivel de Fermi debido a la renormalización de la banda. En este trabajo los autores calcularon la estructura electrónica, discutió las propiedades topológicas y construyó un modelo de dos bandas. Estos resultados ayudarán a las personas para el estudio de la topología y la superconductividad en los niquelatos.
La estructura de bandas del modelo de unión estrecha que no interactúa se traza en líneas punteadas negras, mientras que las bandas de DFT + Gutzwiller se trazan en líneas rojas sólidas. El recuadro muestra los pesos de las cuasipartículas de cinco orbitales 3d. Crédito:© Science China Press
