1964年, 美国科学家Little理论预测有机化合物具有超导电性且其超导转变温度可达到室温, 激发了研究者们对有机超导体的研究热情. 第一个有机超导体(TMTSF)2PF6发现于20世纪80年代, 发展至今, 有机超导体主要有三大类: 类似(TMTSF)2PF6的有机电荷转移盐, 基于碳材料的超导体, 有机并苯类化合物的超导体. 由于有机超导体具有低维性, 强的电子-电子相互作用以及电子-声子相互作用等特性, 在有机超导体中可观察到三维量子效应, 自旋液体行为等新奇的物理现象. 为了追求更高超导转变温度的超导材料, 寻找新的有机超导体材料体系仍然是超导研究重要的目标.
近日, 中国科学院化学研究所有机固体院重点实验室, 中科院物理研究所超导国家重点实验室的研究人员合作发现具有如图1所示结构的Cu-BHT薄膜的电阻在0.25K以下降到了0; 进入超导态, 在交流磁化率测试中观测到的抗磁转变以及比热测试中观测到的相变, 证实了Cu-BHT是转变温度为0.25K的超导体. 同时, 利用STEM直接观测到Cu-BHT的原子像, 证实了其完美的Kagome结构. 这种Kagome格子可能导致Cu-BHT在低温下的自旋涨落行为. 虽然超导转变温度较低, 但Cu-BHT是第一个金属有机配位聚合物超导体, 其出现扩展了有机超导体的材料体系, 为有机超导体的研究提供了新的可能性; 而在Cu-BHT中观测到的低温下的自旋扰动也预示着Cu-BHT中可能出现更多新奇的量子凝聚态.
相关研究成果发表在Angew. Chem. Int. Ed.上. 该研究得到了国家自然科学基金委, 科技部, 中科院等的资助.
图1.Cu-BHT结构
图2.Cu-BHT的超导及TEM, STEM表征. a, Cu-BHT薄膜的电阻在0.25 K以下降到了0; b, 在交流磁化率测试中观测到的抗磁转变; c, 比热测试中观测到的相变; d, Kagome格子可能导致Cu-BHT在低温下的自旋涨落行为; g-h, 利用STEM直接观测到Cu-BHT的原子像
