钾掺杂四联苯的超导电性和相稳定性

2018-11-28

近日，中国科学院深圳先进技术研究院集成所光子信息与能源材料研究中心钟国华副研究员与其合作者在有机超导体研究领域取得新进展。通过实验制备表征和理论模拟相结合的办法成功揭示了钾金属掺杂的四联苯有机化合物是一个新的高温超导
体，并指出了该超导相的稳定结构特征。相关研究成果以“钾掺杂四联苯的超导电性和相稳定性” 为题于2018年11月25日发表在的Journal of Physical Chemistry Letters上。（论文链接https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.8b03263）
把超导材料的超导相变温度提升到常温状态下，有利于充分发挥其在能源、电子和信息领域的广泛作用。在众多材料中有机化合物被认为是最有可能实现室温超导的候选者之一，且在钾金属掺杂的三联苯体系中已发现了超过120 K的超导现象，因此
含苯型有机化合物被给予厚望。那么比三联苯多一个苯环的四联苯的超导电性怎么样呢，是否是一个新型的高温超导体呢？
为此，钟国华博士与其合作者通过对钾和四联苯的混合物加热后退火以及碾磨（无退火）两种方法制备了均具有超导电性的样品，超导电性可以从7K扩展到120K以上，是一种新型的高温超导材料，具备了冲击室温超导体的潜力。拉曼振动显示低超
导相具有双极化子带特征，理论预测其为两电子掺杂所导致；高超导相应来源于高掺杂浓度和强关联电子效应的双重作用。该工作进一步确立了在钾掺杂联苯体系中存在120K以上的超导电性，彰显了芳香有机材料高温或室温超导体的美好前景；同时也
报道了一种简单直接的制备芳香有机超导体的实验方法----碾磨法。
该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和深圳市基础研究项目等项目的资助支持。

图1.钾金属掺杂四联苯能够发生超导转变，超导转变温度可以到120K以上，利用这种有机材料做出器件，可以使将来的人们生活发生革命性变化。