研究發現鉀摻雜五聯苯的超導電性和相穩定性

近日，中國科學院深圳先進技術研究院集成所光子信息與能源材料研究中心副研究員鍾國華與其合作者在有機超導體研究領域取得新進展。該團隊通過實驗製備表徵和理論模擬相結合的辦法成功揭示了鉀金屬摻雜的五聯苯有機化合物是一個新的超導材料，並預言了該超導相的穩定結構特徵。相關研究成果以「鉀摻雜五聯苯的超導電性和相穩定性」為題發表在Carbon上。

把超導材料的超導相變溫度提升到常溫狀態下，有助於充分發揮其在能源、電子和信息領域的廣泛作用。在眾多材料中有機化合物被認為是最有可能實現室溫超導的候選者之一，團隊在鉀金屬摻雜的三聯苯和四聯苯體系中已發現了超過120K的超導現象，因此含苯型有機化合物被給予厚望。那麼含有更多苯環的五聯苯的超導電性怎麼樣呢？是否是一個新型的高溫超導體呢？

為此，鍾國華與其合作者通過對鉀和五聯苯芳烴分子的混合物加熱後退火製備了具有超導電性的樣品，其超導電性約為7K，是一種新型的有機超導材料。交流和直流磁化率測量結果提供了真實的邁斯奈效應證據，暗示了超導相變的發生。拉曼振動顯示其低超導相具有雙極化子帶特徵，理論預測其為三電子摻雜所導致，並且該超導相具有典型的二維層狀特徵。

該研究得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金和深圳市基礎研究項目等的資助支持。

圖：（左）鉀金屬摻雜五聯苯體系的磁化率-溫度曲線，超導轉變發生在7K左右；（右）超導相的微觀原子結構。

來源：中國科學院深圳先進技術研究院

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