镍酸盐超导体 La3Ni2O7配对对称性对 Ni - eg晶体场分裂的敏感依赖：解锁高温超导机制的关键

在镍酸盐超导体 La3Ni2O7的研究中，其配对对称性在理论上尚无定论。研究人员结合 DFT、MLWF 等方法展开研究，发现其配对对称性敏感依赖于 Ni - eg晶体场分裂，这一成果为理解多轨道超导体提供关键依据。

　　在材料科学领域，高温超导一直是研究的热点与难点。镍酸盐超导体 La₃Ni₂O₇在压力下展现出高温超导特性，吸引了众多科研人员的目光。然而，关于它的配对对称性，科学界一直争论不休。配对对称性作为非常规超导的核心属性，其确定对于理解超导机制、探索新型超导材料至关重要。不同研究基于各种理论和模型，提出了诸如 S_±、d_xy、d_x²-y²等多种可能的配对对称性，这使得该领域的研究陷入困境。为了突破这一僵局，来自纽约大学上海分校（NYU - ECNU Institute of Physics, NYU Shanghai）等机构的研究人员展开了深入研究。
研究人员通过结合密度泛函理论（DFT）、最大局域化 Wannier 函数（MLWF）以及随机相位近似（RPA）下的线性化能隙方程计算，对四方相 La₃Ni₂O₇的超导配对对称性进行了系统研究。他们将 DFT 能带结构下折叠为双层双轨道模型，在此基础上进行各类计算。研究结果意义重大，不仅确定了 La₃Ni₂O₇在特定条件下的配对对称性为 d_xy，还揭示了一个关键现象：Ni - e_g晶体场分裂对其配对对称性有着极为敏感的影响，微小的晶体场分裂变化（<0.2 eV）就能使配对对称性从 d_xy转变为 S_±。这一发现发表在《Nature Communications》上，为高温超导领域的研究开辟了新的方向。
在研究方法上，研究人员主要运用了以下几种关键技术：首先是 DFT 计算，采用 Vienna ab initio simulation package（VASP）软件，结合投影增强波（PAW）方法，对 La₃Ni₂O₇的电子结构进行精确计算；其次利用 MLWF 方法，将 DFT 能带结构下折叠为双层双轨道模型，为后续计算提供基础；最后通过 RPA 处理 Ni - e_g轨道上的局域 Hubbard 相互作用，求解线性化能隙方程，进而确定超导配对对称性。
研究结果部分：

• 电子结构和磁化率：研究人员通过 DFT 计算得到 La₃Ni₂O₇在高压下的晶体结构和电子结构。发现 Wannier 模型能精确再现靠近费米能级的四个 Ni - e_g衍生能带，其费米面有三个面。同时对比了 Wannier 模型和 Luo 模型的总磁化率和轨道投影裸磁化率，发现二者存在差异。
• 超导配对对称性：运用 RPA 方法求解线性化能隙方程，研究发现 Wannier 模型下，La₃Ni₂O₇的主导超导不稳定性具有 d_xy对称性；而 Luo 模型下，主导超导不稳定性具有 S_±对称性。
• 对 Ni - e_g晶体场分裂的敏感性：通过 “思想实验”，将 Ni - e_g晶体场分裂作为自由参数进行调整，研究发现较小（较大）的分裂值分别有利于 d_xy（S_±）对称性，且这种转变与费米速度倒数和磁化率的变化相关。
  研究结论和讨论部分，研究人员强调了 La₃Ni₂O₇配对对称性对 Ni - e_g晶体场分裂的敏感依赖，这一特性暗示基于特定紧束缚模型预测配对对称性可能存在偏差。同时，该研究成果为理解多轨道超导体的低能电子结构与配对对称性关系提供了重要参考，表明在研究实际材料中的非常规超导时，对 DFT 能带结构下折叠过程需谨慎对待。此外，研究还指出通过实验调控 Ni - e_g晶体场分裂是可行的，这为后续实验研究提供了方向，有望推动高温超导材料在实际应用中的发展。