金属超导电性的调制电子晶格(MEL)判据
超导理论中一个尚未解决的核心问题是:为何仅有少数金属元素能呈现超导态,而绝大多数金属则始终保持正常态。无论是传统的巴丁-库珀-施里弗(BCS)理论框架,还是涉及电荷密度波(CDW)或对密度波(PDW)序的扩展理论,均未能提供可预测或材料选择性的判据来区分超导金属与非超导金属。尤其令人困惑的是,具有明确定义费米面的简单贵金属始终未能展现超导性,这对所有传统理论提出了挑战。该研究团队通过采用前期工作中提出的调制电子晶格(MEL)金兹堡-朗道(GL)理论框架来解决这一问题。在该理论体系中,具有动量依赖刚度α(q)的粗粒化MEL电荷场ρₘₑₗ(𝐫)与超导序参量ψ(𝐫)相互耦合。研究证明仅当系统满足特定“MEL增强窗口”条件时才会出现金属超导性——该窗口特征表现为α(q)在有限调制波矢q*或q=0处存在负极小值,同时ρₘₑₗ与ψ之间需具备足够强的耦合强度。这一统一判据将金属元素自然划分为三大普适类别:(i)具有有限q*电荷模式的MEL增强型超导体;(ii)作为MEL框架均质极限(q*=0)的传统BCS超导体;(iii)α(q)对所有q值均保持正值,从而抑制所有MEL模式并阻止任何超导失稳的金属。通过将该判据应用于简单金属元素,该工作揭示了某些金属具有超导性而其他金属不具备的内在原因,有望解决BCS范式下长期悬而未决的选择性问题。
量科快讯
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