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具非常规超导电性的新型有机超导体

  中国科技大学微尺度物质科学国家实验室陈仙辉小组在有机超导体研究领域取得重大突破,在掺杂了碱金属钾和铷的菲(C14H10)中发现,当温度低于5K(约零下268摄氏度)时出现超导电性。相关成果发表在近期出版的《自然·通讯》上。

  超导体在低于临界温度时具有零电阻和完全抗磁性,在超导发电、输电和储能、磁悬浮列车和热核聚变反应堆等方面具有广泛的应用价值。而有机超导体是一类含有碳氢化合物的超导体,由于其复杂的分子和晶体结构以及丰富的物理特性,一直是凝聚态物理关注的热点。目前,有机超导体主要有两类:准一维的TMTSF盐和准二维的BEDT-TTF盐。但这些有机超导体只有在极低的温度下才出现超导电性,并且其中有些只在高压下才表现出超导电性。国内外专家对这两类超导体进行了深入研究,但迄今其超导机制仍不清楚,传统的BCS超导理论无法解释。

  在国家自然科学基金、科技部国家基础研究计划和中科院创新项目的资助下,陈仙辉课题组通过在菲(具有3个苯环的稠环芳香烃)中掺入碱金属钾和铷,实现了温度为5K的超导电性。同时他们还发现,通过施加1万个大气压的压力,可以使超导转变温度提高20%。这些都表明,新发现的超导体可能具有非常规的超导电性。

  由于稠环芳香烃可以由不同数量的苯环组成,有许多不同种类,这项发现表明又一类新的有机超导体家族的诞生。同时,这类超导体的发现,对非常规超导体机制的研究具有重要意义,开辟了稠环芳香烃超导体研究的新领域。

 
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