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铜氧化物和镍氧化物中离子键驱动的原子桥接室温库珀配对:由32项实验证据支持的理论框架

超导电性 2026-03-11 v4

摘要

与通过单个电子导电的普通导体和半导体不同,超导体通常通过电子对(即库珀对)导电。即使经过40年的深入研究,仍无人知晓在高TcT_c铜氧化物中将电子结合在一起的机制。在此,针对氧化物高TcT_c超导性背后的配对机制这一关键挑战,考虑到eV尺度离子键的主导地位、O^-(1.46 eV)和O2^{2-}(-8.08 eV)的亲和力以及金属原子的大双电子电离能(\sim15-28 eV),我们提出了一种由氧O(金属M)原子桥接的电子e^-(空穴h+^+)配对创新理念,即在赝能隙温度T>TcT^*>T_c下形成的离子键驱动的eOe\mathbf{e^--O-e^-}h+Mh+\mathbf{h^+-M-h^+})巡游库珀配对。该理念遵循“追踪电子足迹以探索配对机制”的原则,并立足于化学键\rightarrow结构\rightarrow性质关系的坚实基础。它适用于铜氧化物、镍氧化物、铁基及其他新型离子超导体。其正确性和普遍性得到了32项多样化实验证据的证实,特别是CuO2_2平面中的STM图像结合小配对尺寸的证据。任何其他亚eV和共价键配对机制都将受到质疑。我们的发现提供了离子键与超导性之间缺失的环节,解决了长达40年的难题,并验证了离子超导体中室温载流子配对的可行性。我们进一步创建了一个植根于我们普遍的eOe\mathbf{e^--O-e^-}h+Mh+\mathbf{h^+-M-h^+})图像的新理论框架,具有最强配对强度和Bose-Einstein凝聚,这为理解高TcT_c机制开辟了新途径,使室温超导的梦想更近了一步。

关键词

引用

@article{arxiv.2503.13104,
  title  = {Ionic-Bond-Driven Atom-Bridged Room-Temperature Cooper Pairing in Cuprates and Nickelates: a Theoretical Framework Supported by 32 Experimental Evidences},
  author = {Jun-jie Shi and Yao-hui Zhu},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2503.13104},
  year   = {2026}
}

备注

CONTENTS: 1. Text of manuscript; 2. Supplemental Material; 3. PRL Referee Reports and Editorial Decision; 4. Appeal letter; 5. Responses to referees' reports