8月17日消息,美国材料物理学家在《npj Computational Materials》发表题为“Towards the discovery of high critical magnetic field superconductors”的研究,对近7300种电子-声子超导体进行了临界磁场的系统性计算测绘,预测若干立方结构化合物的上临界场最高可达66.9特斯拉,同时挑战了关于I型与II型超导体相对普遍性的传统认知。

研究团队开发了自动化计算框架,基于第一性原理电子结构与电声耦合计算预测热力学下临界场和上临界场,将超导体发现的关注点从单纯追求更高临界转变温度,转向设计能够承受极端磁场强度的材料。筛选中约7300种常规超导体来自综合电子与振动数据库,晶体结构经VASP优化,并通过自动化费米面分析提取方向性费米速度等参数。

实用超导体需满足三项关键要求:转变温度约20K以上(减少对液氦冷却的依赖)、足够韧性以拉制柔性无缺陷线带材、以及在不失超导性的前提下承受10特斯拉以上磁场。过去数十年研究聚焦高压氢化物与复杂铜氧化物等高转变温度体系,但前者需兆巴级压力、后者陶瓷脆性限制规模制造。

临界磁场与临界电流共同约束超导性能,该图谱为高场磁体(核磁共振、聚变磁约束、粒子加速器)所需的高场超导线材筛选提供了系统性的材料候选清单,展示了数据驱动方法在超导材料工程中的应用潜力。 (来源:AZoM)