Badania nadprzewodników klasycznych metodami 'z pierwszych zasad' - przegląd metod na przykładach

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

Podczas seminarium wprowadzę w tematykę obliczeń siły oddziaływania elektron-fonon i badania nadprzewodnictwa przy użyciu obliczeń z pierwszych zasad (ab initio), korzystających z metod teorii funkcjonału gęstości (DFT - density functional theory). Przybliżę kilka możliwych podejść do tego zagadnienia, które z powodzeniem stosujemy w naszym zespole, ilustrując wynikami uzyskanymi dla realnych materiałów nadprzewodzących. W szczególności, poruszę takie zagadnienia jak:

• Metodologię wyznaczania funkcji Eliashberga, będącej kluczową wielkością opisującą oddziaływanie elektron-fonon w nadprzewodnikach;
• Przybliżoną metodę rigid ion, stosowaną w przypadkach, w których wyznaczenie funkcji Eliashberga jest zbyt skomplikowane a czasem wręcz niemożliwe (np. stopy wysokoentropowe HEA - high entropy alloys - czy inne materiały, w których struktura fononowa jest trudna do określenia, bądź niestabilna);
• Teorię funkcjonału gęstości dla nadprzewodnictwa (SCDFT - superconducting density functional theory), najdokładniejszą z obecnie stosowanych metod obliczeniowych, w której rozwiązuje się anizotropowe równania na przerwę nadprzewodzącą z bezpośrednim uwzględnieniem oddziaływań kulombowskich, co umożliwia m.in. obliczenie temperatury krytycznej bez użycia jakichkolwiek parametrów fenomenologicznych.

Metody te zilustruję wynikami obliczeń przeprowadzonych dla silnie sprzężonego nadprzewodnika typu Heuslera, ScAu₂Al, stopu Pb_0.64Bi_0.36, który jest najsilniej sprzężonym nadprzewodnikiem pod ciśnieniem normalnym, i stopów wysokoentropowych (ScZrNb)_1-x(RhPd)_x oraz (TaNb)_0.67(HfZrTi)_0.33. Najciekawsze z uzyskanych przez nas rezultatów obejmują wyjaśnienie przyczyn występowania rekordowo silnego sprzężenia elektron-fonon w w/w związkach, pokazują formowanie się wieloprzerwowej, anizotropowej fazy nadprzewodzącej i ilustrują różny jakościowo wpływ nieporządku na nadprzewodnictwo w dwóch badanych rodzinach HEA, zdecydowanie odbiegający od intuicji, gdzie częściowo uporządkowany materiał jest zdecydowanie silniej podatny na nieporządek, w porównaniu do całkowicie nieuporządkowanego stopu.

 [1] S. Gutowska, K. Górnicka, P. Wójcik, T. Klimczuk, B. Wiendlocha, "Anisotropic, multiband, and strong-coupling superconductivity of the Pb0.64Bi0.36 alloy", Phys. Rev. B 110, 214510 (2024) [Editors' suggestion]
[2] K. Jasiewicz, S. Gutowska, J. Tobola, B. Wiendlocha, "Electronic Structure and Electron-Phonon Coupling Calculations for bcc HEA Superconductors Ta-Nb-Hf-Zr-Ti", w "High-Entropy Alloy Superconductors. Exotic Properties, Applications and Materials Design" ed. Jiro Kitagawa, Yoshikazu Mizuguchi, Springer 2024.
[3] K. Jasiewicz, J. Tobola, B. Wiendlocha, "Local distortions of the crystal structure and their influence on the electronic structure and superconductivity of the high-entropy alloy (TaNb)0.67(HfZrTi)0.33", Phys. Rev. B 108, 224505 (2023).
[4] G. Kuderowicz, B. Wiendlocha, "Strong-coupling superconductivity of the Heusler-type compound ScAu2Al: Ab-initio studies", Phys. Rev. B 108, 224501 (2023).
[5] S. Gutowska, A. Kawala, B. Wiendlocha, "Superconductivity near the Mott-Ioffe-Regel limit in the high-entropy alloy superconductor (ScZrNb)1-x(RhPd)x with a CsCl-type lattice", Phys. Rev. B 108, 064507 (2023).

Wykład będzie prowadzony w języku polskim, slajdy będą w języku angielskim.

Informacje dotyczące sesji Zoom.