近日，沈陽材料科學國家（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合進化算法，預測了壓力高于100GPa時釔的晶體結構，發(fā)現(xiàn)該條件下超導轉變溫度（Tc）隨壓力（P）增大而降低，與100GPa以下時的Tc-P關系相反。相關研究成果日前發(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)生超導轉變，是具有最高超導轉變溫度的單質之一。實驗研究表明，在壓力低于100GPa時，釔的超導轉變溫度隨壓力增加而單調升高。另一方面，隨著壓力增加，釔中發(fā)生了豐富的結構相變。因此，研究釔的高壓結構轉變及超導轉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，釔的晶體結構以及能否通過繼續(xù)增大壓力獲得更高的超導轉變溫度是超導和高壓研究領域的一個前沿問題。陳粵等人采用第一性原理結合進化算法，預測了在97GPa左右時，釔將發(fā)生兩種新型的高壓晶體結構，且這兩種相結構具有比其他晶體結構更低的能量狀態(tài)。此外，采用第一性原理線性響應理論，研究人員還預測了釔在不同壓力下的穩(wěn)定晶體結構對應的超導轉變溫度。結果表明，在100GPa以下時，超導轉變溫度隨壓力增大而單調升高，與實驗值符合良好。但當壓力大于100 GPa時，理論計算預測超導轉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轉變溫度。業(yè)內專家認為，該研究工作對理解釔的高壓相變及超導轉變具有重要的意義，為相關領域的實驗研究指引了方向。該研究工作得到了中國科學院金屬研究所葛庭燧獎研金、中國科學院王寬誠博士后工作獎勵基金以及“973”計劃的資助。