中國科大在有機超導體研究領域取得重要突破

　　近日，中國科學技術大學微尺度國家實驗室陳仙輝教授課題組在堿金屬摻雜菲中發現了5開爾文溫度的超導電性，這是有機超導體領域的重要突破。相關成果以Superconductivity at 5K in alkali-metal-doped phenanthrene為題，刊登在10月18日出版的Nature Communications上。

　　有機超導體的研究一直是凝聚態物理研究中的熱點，人們一直期待在有機材料中發現高溫超導電性。目前有機超導體主要有兩類：準一維的(TMTSF)2X和二維的(BEDT–TTF)2X。然而，這兩類有機超導體的超導轉變溫度較低，并且其中有些只在高壓下表現為超導電性。有機超導體具有許多有趣的性質，具有低維性、強的電子-電子相互作用和電子-聲子相互作用。有機超導體中π分子軌道中未配對電子對電子態起主要作用。有機超導體的相圖與銅氧高溫超導體、重費米子超導體和鐵基超導體等其它非常規超導體相圖相似，超導電性毗鄰磁有序態。有機超導體提供了一個很好的體系，讓人們來研究低維體系的電子-電子相互作用和電子-聲子相互作用。這些具有π電子的超導體不能簡單地利用傳統的BCS超導理論來解釋。C60和石墨中摻雜的超導體也具有π電子，這些π分子軌道對其超導電性起著非常重要的作用。

　　對于具有π分子軌道的有機超導體，由于相鄰分子間軌道的重疊使得電子去局域化，從而增加導電性。陳仙輝課題組通過在具有π分子軌道的菲（菲是具有三個苯環的稠環芳香烴）中摻入堿金屬，實現了5開爾文溫度的超導電性。研究同時發現，通過施加1萬個大氣壓的壓力使得超導轉變溫度有20%的提高，并且超導體具有局域磁矩。

　　研究結果說明，這種新發現的超導體可能具有非常規的超導電性。這類超導體的發現對非常規超導體機理的研究具有非凡意義。稠環芳香烴可以由不同數量的苯環組成，有一個很大的家族，其超導電性的發現表明又一類新的有機超導體家族誕生。這類新超導體的發現，開辟了具有π電子稠環芳香烴超導體的領域。

　　該研究受到國家自然科學基金委、科技部國家基礎研究計劃和中國科學院創新項目的資助。