上纽大陈航晖团队提出铁电材料与常规超导的可能联系

上海纽约大学物理学助理教授陈航晖及其团队从理论上提出一种在铁电材料中可能产生超导的方法，研究成果于近日发表在国际科学期刊《自然-通讯》（Nature Communications）上，为人们研究铁电材料提供了一个新方向。陈航晖教授团队中上纽大2021届毕业生马家骥与2018届校友杨锐涵参与了这个项目。

在该项研究中，陈航晖教授的团队发现，经过掺杂的强铁电材料，在结构相变附近可以增加其电声子耦合的强度，为其在常压下产生常规超导创造出有利条件。

电声子相互作用是固体中除了电子库伦相互作用外，最基本的相互作用。电声子相互作用可以显著改变金属中的输运与热力学性质，特别是它能产生有效的电子之间的吸引相互作用，从而在低温时产生超导。最近在实验上合成的聚氢材料在超高压强下产生了超过200K 的超导转变温度，说明电声子耦合机制也可以产生高温超导。然而，超高压强对样品的尺寸限制极高，探测手段有限，且很难产生实际应用。围绕这个问题，陈航晖教授团队试图探究：是否可以在常压条件下，通过增强金属中的电声子耦合来提升声子超导的转变温度，从而产生常规超导?

研究团队选择了掺杂的铁电作为研究对象，通过第一性原理计算，他们发现，掺杂的铁电可以产生极化结构到具有中心反演结构的结构相变，从而“软化”极化声子模，增加金属中的电声子耦合。在临界电子浓度附近，伴随“软化”的极化声子模，电声子耦合强度增加，从而可为产生常规超导创造有利条件。

值得一提的是，该研究成果完全孵化自上海纽约大学的科研人才培养体系，被陈教授称为一份完全“Made by NYU Shanghai”的工作。“上海纽约大学为学生提供了非常完善的科研人才培养环境，从提高本科生科研积极性的上海纽约大学本科生科研基金项目（DURF），到针对高年级本科生和研究生的上海纽约大学物理学暑期学生科研体验项目（SRPP），让教授可以手把手地将学生带入物理世界的大门，给予学生深度沉浸式的科研体验。通过这两个项目我招募到了当时在读大一的马家骥和在读大三的杨锐涵。通过不断探索的两年多时间，我们最终得到了一些有趣的物理结果。”陈航晖教授说道。陈教授同时还是华东师范大学-纽约大学物理联合研究中心（上海纽约大学）的一名成员。

据悉，第一作者马家骥毕业后即将赴耶鲁大学（Yale University）应用物理系进行深造。第二作者杨锐涵毕业后在加州大学尔湾分校（University of California Irvine）攻读计算机博士。该研究得到了国家自然科学基金和纽约大学研究挑战基金（NYU University Research Challenge Fund）的支持。陈航晖教授为本文的通讯作者。