近日，沈陽材料科學(xué)國家（聯(lián)合）實驗室工程合金研究部博士陳粵，研究員胡青苗、楊銳一起，采用第一性原理方法結(jié)合進化算法，預(yù)測了壓力高于100GPa時釔的晶體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)該條件下超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度（Tc）隨壓力（P）增大而降低，與100GPa以下時的Tc-P關(guān)系相反。相關(guān)研究成果日前發(fā)表于國際期刊《物理評論快報》。稀土金屬元素釔能夠在高壓下發(fā)生超導(dǎo)轉(zhuǎn)變，是具有最高超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度的單質(zhì)之一。實驗研究表明，在壓力低于100GPa時，釔的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度隨壓力增加而單調(diào)升高。另一方面，隨著壓力增加，釔中發(fā)生了豐富的結(jié)構(gòu)相變。因此，研究釔的高壓結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變及超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度的耦合具有重要的理論意義與實用價值。目前，文獻報道的最高壓力為100GPa左右。在更高壓力下，釔的晶體結(jié)構(gòu)以及能否通過繼續(xù)增大壓力獲得更高的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度是超導(dǎo)和高壓研究領(lǐng)域的一個前沿問題。陳粵等人采用第一性原理結(jié)合進化算法，預(yù)測了在97GPa左右時，釔將發(fā)生兩種新型的高壓晶體結(jié)構(gòu)，且這兩種相結(jié)構(gòu)具有比其他晶體結(jié)構(gòu)更低的能量狀態(tài)。此外，采用第一性原理線性響應(yīng)理論，研究人員還預(yù)測了釔在不同壓力下的穩(wěn)定晶體結(jié)構(gòu)對應(yīng)的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度。結(jié)果表明，在100GPa以下時，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度隨壓力增大而單調(diào)升高，與實驗值符合良好。但當(dāng)壓力大于100 GPa時，理論計算預(yù)測超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度隨著壓力的增大而下降。這意味著，將無法采用增大壓力的方法得到更高的釔超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度。業(yè)內(nèi)專家認為，該研究工作對理解釔的高壓相變及超導(dǎo)轉(zhuǎn)變具有重要的意義，為相關(guān)領(lǐng)域的實驗研究指引了方向。該研究工作得到了中國科學(xué)院金屬研究所葛庭燧獎研金、中國科學(xué)院王寬誠博士后工作獎勵基金以及“973”計劃的資助。