論文の概要: A Coherent Theory for Superconductivity through Integration of Bardeen-Cooper-Schrieffer Theory and Density Functional Theory
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.00719v2
- Date: Tue, 19 Nov 2024 02:10:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-20 13:32:52.277930
- Title: A Coherent Theory for Superconductivity through Integration of Bardeen-Cooper-Schrieffer Theory and Density Functional Theory
- Title（参考訳）: Bardeen-Cooper-Schrieffer理論と密度汎関数理論の統合による超伝導のコヒーレント理論
- Authors: Zi-Kui Liu, Shun-Li Shang,
- Abstract要約: 現在、従来の超伝導体と非伝統的な超伝導体の超伝導に関するコヒーレント理論は欠落している。
本稿では,Bardeen-Cooper-Schrieffer(BCS)理論と密度汎関数理論(DFT)に基づく統合理論を提案する。
本研究では,Cu,Ag,Au,Sb,Biの0Kおよび0GPaにおける予測超伝導,YBCO7を含む18個の純元素の従来型超伝導体13と,非従来型超伝導体YBCO7について検証した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: A coherent theory for superconductivity of both conventional and unconventional superconductors is currently lacking. We propose an integrated theory based on the Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) theory and density functional theory (DFT), suggesting that superconductivity originates from the formation of a symmetry-broken superconducting configuration (SCC) due to atomic perturbation of the normal conducting configuration (NCC). This perturbation creates straight one-dimensional tunnels (SODTs) for electrons and/or holes, which act as resistance-free superhighways, akin to Cooper pairs in the BCS theory. The formation of SODTs implies that the electron-phonon interaction in the BCS theory can be predicted by the difference in charge densities between SCC and NCC through DFT. Our integrated theory highlights that in conventional superconductors, SODTs are part of the bulk material and are easily disrupted by phonon vibrations, resulting in a low critical superconducting temperature (Tc). Conversely, in unconventional superconductors such as YBa2Cu3O7 (YBCO7), SODTs are protected by a layered pontoon structure with very weak bonding to the bulk material, maintaining stability at higher temperatures and leading to a much higher Tc. This integrated theory is validated for 13 conventional superconductors of 18 pure elements examined in this work, including the predicted superconductivity in Cu, Ag, Au, Sb, and Bi at 0 K and 0 GPa, and one unconventional superconductor, YBCO7. Our discovery indicates that DFT can be a practical tool for predicting superconductors, enabling a systematic search for new superconducting materials in the future.
- Abstract（参考訳）: 現在、従来の超伝導体と非伝統的な超伝導体の超伝導に関するコヒーレント理論は欠落している。
本稿では,バーディーン・クーパー・シュリーファー理論(BCS)と密度汎関数理論(DFT)に基づく統合理論を提案し,超伝導は標準導電構造(NCC)の原子摂動による対称性破壊超伝導構成(SCC)の形成に由来することを示唆する。
この摂動は、BCS理論のクーパー対と同様、抵抗のない超高線として作用する電子や穴のための直線1次元トンネル(SODT)を生成する。
SODTの形成は、BCS理論における電子-フォノン相互作用が、DFTを介してSCCとNCCの電荷密度の差によって予測できることを示唆している。
我々の統合理論は、従来の超伝導体ではSODTはバルク材料の一部であり、フォノン振動によって容易に破壊され、低い臨界超伝導温度(Tc)をもたらすことを強調している。
逆に、YBa2Cu3O7 (YBCO7)のような非伝統的な超伝導体では、SODTはバルク材料に非常に弱い結合を持つ層状ポントン構造で保護され、高温での安定性を維持し、より高いTcをもたらす。
この統合理論は、Cu、Ag、Au、Sb、Biの0Kおよび0GPaでの予測超伝導を含む18個の純元素からなる13の従来の超伝導体と、1つの非伝統的な超伝導体YBCO7に対して検証された。
我々の発見は、DFTが超伝導体を予測するための実用的なツールであり、将来新しい超伝導物質を体系的に探索することを可能にすることを示唆している。
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