前沿科技之新碳基超導物質

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一項由英國利物浦大學(University of Liverpool)和杜倫大學(Durham University)主導的研究發現，通過施加一定的壓力，改變C60的晶體結構，不同C60晶體結構下的 Cs3C60能夠從磁絕緣體轉變為超導體(Superconductor)，而其超導轉化溫度也從38K轉化為35K。研究人員表示，新發現將有助于降低諸如磁共振成像掃描儀及其他依賴超導體的能源存儲應用的成本。
研究人員使用英國Rutherford Appleton 實驗室(RAL)的散裂中子源（ISIS）和同步輻射光源（Diamond）及位于法國的歐洲同步輻射設施（European Synchrotron Radiation Facility,ESRF）成功證明，金屬原子銫（Cs）和巴基球"buckyball"（碳原子組成的一種天然分子，又稱為C60）組成的新物質Cs3C60本身并不導電，但其在受到擠壓時會變成高溫超導體。施加在該物體上的壓力會使得C60收縮，由體心立方結構轉變為面心立方晶體結構，同時，克服了電子之間的排斥力，使得電子能夠“成雙結對”、毫無阻力地通過物質。
  G6 M% p$ l& h; R: @: w# T, c" e研究人員表示，C60與堿金屬作用能形成AxC60（A代表鉀、銣、銫等)，它們都是超導體。基于碳的超導物質的優勢在于，不同的碳結構具有不同的特征，因此，制造出的物質具有不同的功能和屬性。碳基超導物質結構的靈活性讓科學家可更好地厘清高溫超導產生的內在機制，了解如何制造更高溫度的超導體，碳基高溫超導物質或將成為未來的主流。
/ e7 t  a) I  s5 g" v% X; F$ _# P該研究是英國工程與自然科學研究理事會（EPSRC,Engineering and Physical Sciences Research Council）資助的一個研究項目的一部分，旨在調查可使用什么方法制造出在更高溫度下工作的超 導體，在減少成本的同時讓這些物質處于最適宜的溫度，應用范圍更廣。
. T' ?8 W7 k7 J, l; k  v0 {這是人們首次證明，控制一個高溫超導體中的分子的排列方式可控制其屬性。新研究對高溫超導領域的發展非常重要，因為它讓人們看到了超導性在何時突破絕緣狀態“破土而出”，而不用考慮原子的具體結構如何，這是以前的任何物質都無法做到的。
該項目研究成果已發表在Nature上，“Polymorphism control of Superconductivity and Magnetism in Cs3C60”