https://arxiv.org/abs/2308.06349

Statistical Material Law Support for Room Temperature Superconductivity in the Lead Apatite SystemQuantum mechanics calculations of an electronic orbital coupling distribution of the new possible Room Temperature (RT) system of lead apatite Pb10(PO4)6O system show that the complex orbital coupling characteristics of the new system are similar to those of copper oxide and with multiple orbital interactions. The overall bandwidth is significantly larger than the current largest copper oxide system, which can also be compared to near RT high-pressure hydride systems. By applying a material dependence law relating overall bandwidth to superconducting critical temperature across various typical superconducting systems, we predict that the electronic structure of the new material can support achieving RT superconductivity in the condition of a flatter band.arxiv.org


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1. LK-99의 복잡한 궤도 결합적 특성은 산화구리와 유사하다.


2. LK-99의 밴드 폭은 산화구리 중 가장 큰 것보다 크고, 상온에 가까운 초전도체인 hydride(고온고압)와 비교할 수 있을 정도다

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천 교수의 주장에 의하면 통계적으로 에너지 밴드의 폭(overall energy band width)이 넓어질수록 초전도체의 임계온도가 더 높아진다.


3. LK-99와 기존 초전도체를 비교해보면 에너지 준위가 더 많이 겹칠수록 밴드의 에너지 준위 영역이 좁아질수록(flatter band) 즉 플랫 밴드의 폭이 커질수록 상온 초전도체가 될 가능성이 높을 것이라 예상한다.

(참조링크:

http://www.ktword.co.kr/test/view/view.php?m_temp1=4080)

에너지 밴드에너지 밴드www.ktword.co.kr


(이하 본문 내용 발췌)

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궤도 상호작용과 관련된 에너지 밴드를 분석함으로써 overall band width 값을 얻어낼 수 있다. 근데 isolated orbital band를 무시해야함.


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이해를 돕기 위해 Fig 2에서 여러 초전도체에서 상호작용하는 오비탈에 대한 설명을 붙였다.


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(a) (b)는 일반적인 상태밀도(DOS, density of state) 함수를 따르는 금속 및 화합물 초전도체를 보여준다. 두 경우 모두 sp 결합은 페르미 준위 근처의 valance orbital만을 포함한다.

(c) (d)는 큐프레이트, 철-닉타이드의 전형적인 DOS를 보여준다. 각각에 대한 오비탈 위치 설명. 대충 ΔE 기준점 설명.

(e) (f)는 고압상온 초전도체 hydride와 새로운 상온 초전도체일 가능성이 있는 LK-99에 대한 내용. ΔE가 크고 이와 연관되어 Tc도 높을 거라는 추정.


(참조링크:

https://news.skhynix.co.kr/post/semiconductor-electronics-and-energy#:~:text=%EC%97%90%EB%84%88%EC%A7%80%20%EB%B0%B4%EB%93%9C,-%E2%96%B2%20%EC%97%90%EB%84%88%EC%A7%80%20%EB%B0%B4%EB%93%9C&text=%EB%B0%98%EB%8F%84%EC%B2%B4%EC%97%90%EC%84%9C%EB%8A%94%20%EC%96%91%EC%9E%90%ED%99%94%EB%90%98%EC%96%B4%20%EC%9E%88%EB%8A%94,%2C%20Valence%20band)%EB%9D%BC%EA%B3%A0%20%ED%95%A9%EB%8B%88%EB%8B%A4. )


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DFT 해봤는데 내 이론이 기존에 플랫밴드 나타나는 초전도체를 잘 설명해주는 것 같음. 초전도체의 카테고리마다 약간의 차이가 존재하기는 하지만 overall band width는 초전도체의 임계온도와 양의 상관관계를 보임.

이러한 통계적 법칙을 통해서 새로운 상온 초전도체(LK-99)의 임계 온도를 예측할 수 있음.

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Fig3 보면 LK-99는 산화구리랑 비슷하게 inner coupling band가 넓고 산화구리보다 복잡한 궤도 상호작용을 보임.

전자가 들어가면 페르미 면이 P3p band로 올라갈 것임. 그러면 산화구리보다 훨씬 넓은 band를 갖게 될 것임.

이런 근거로 LK-99는 가장 임계온도가 높은 산화구리 초전도체보다 높은 임계온도를 가져야만 함! (내 이론이 맞다면!)


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요약하면 ~ (위 내용 반복). 이 결과는 실험이나 이론, 심지어는 초전도체의 기전과도 독립적인 별개의 내용이다. 나는 이러한 관점에서 초전도체의 통계적 규칙을 찾는 것이 실험적으로 상온 초전도체를 입증하는 것과 동등하게 중요하다고 믿는다. (=천교수의 핵심 관념)


한줄요약)

초전도체 오비탈 분석해보니까 overall energy band 폭이 넓을수록 임계 온도가 높아짐.

LK-99 대입해보니까 overall energy band 폭이 기존 어떤 초전도체보다 넓고 따라서 임계 온도도 높을 것으로 기대됨.

내 통계적 이론이 상온 초전도체를 발견하는데 도움이 될 것이라 믿음.