Resonating valence‐bond mechanism for the superconductivity in K₃C₆₀

Abstract

Density functional theory calculations in different cluster models, the largest one K 38 (C 60 ) 23 with 1,418 atoms, combined with the resonating valence-bond theory show that superconductivity in K 3 C 60 involves interaction of C 60 with K þ , K 0 , and K À in octahedral interstices as well as immobilization of negative charges on positive tetrahedral K atoms. We found that the orbitals involved in the highest occupied molecular orbital-lowest unoccupied molecular orbital gap are mainly from C 60 and octahedral potassium atoms. We suggest that a K 3 C 60 superconductor improvement can be achieved through potassium atom vacancy in octahedral sites.

Supercondutividade: um século de desafios e superação

“…A idéia intuitiva da ressonância não-sincronizada foi empregada por Pauling no estudo de uma série de processos que envolvem a transferência de elétron [91,93,95], incluindo a supercondutividade [97][98][99][100][101]. Diversos trabalhos atualmente confirmam as idéias de Pauling, as quais vêm sendo aplicadas ao estudo de casos variados como carcinogênese química [102], mecanismo de interação de moléculas com superfícies metálicas [103], condutividade elétrica no lítio [104], formação e estabilidade do O 4 [105], magnetismo [106], estrutura de metais, ligas e compostos intermetálicos [107], condutividade elétrica em sistema orgânicos 1D [108] e não menos interessante, a supercondutividade [109].…”

“…Além deste mecanismo, Pauling admite que a interação da camada Cu-O com os demaisátomos de Y, Ba, La, etc.é essencial para garantir a ocorrência da supercondutividade nos cupratos [99]. As previsões de Pauling para o estado supercondutor nos cupratos vêm sendo confirmadas através de cálculos DFT (Density Functional Theory) [109], em particular, a transferência de carga dosátomos Y, Ba, La, etc. para os planos de Cu-O [110].…”

“…Para o K 3 C 60 , as previsões de Pauling estão sendo confirmadas mais facilmente por cálculos DFT que apontam osátomos de potássio tetraédricos como não participantes da ressonância não-sincronizada [101,109,111]. Pauling tinha sugerido que o mecanismo da supercondutividade nesse sistema ocorria predominantemente entre o C 60 e osátomos de potássio octaédricos [101], o que foi verificado no estudo DFT que identificou as espécies ressonantes K + , K 0 e K -nosátomos de potássio octaédricos [109,111].…”

“…Pauling tinha sugerido que o mecanismo da supercondutividade nesse sistema ocorria predominantemente entre o C 60 e osátomos de potássio octaédricos [101], o que foi verificado no estudo DFT que identificou as espécies ressonantes K + , K 0 e K -nosátomos de potássio octaédricos [109,111]. Esses resultados fortalecem a teoria de Pauling como uma proposta alternativa ao estudo da supercondutividade [112].…”

“…Mesmo não tendo alcançado popularidade equivalenteà de outras teorias, a amplitude de aplicações da teoria RVB vêm produzindo resultados satisfatórios em diferentesáreas, o que ajuda a corroborar sua proposta [97][98][99][100][101][102][103][104][105][106][107][108][109]. A aplicação dos conceitos da teoria RVB ao estado supercondutor abre um novo leque de possibilidades em pesquisa, cujo potencial ainda não tem sido plenamente explorado.…”