1964年, 美國科學家Little理論預測有機化合物具有超導電性且其超導轉變溫度可達到室溫, 激發了研究者們對有機超導體的研究熱情. 第一個有機超導體(TMTSF)2PF6發現於20世紀80年代, 發展至今, 有機超導體主要有三大類: 類似(TMTSF)2PF6的有機電荷轉移鹽, 基於碳材料的超導體, 有機並苯類化合物的超導體. 由於有機超導體具有低維性, 強的電子-電子相互作用以及電子-聲子相互作用等特性, 在有機超導體中可觀察到三維量子效應, 自旋液體行為等新奇的物理現象. 為了追求更高超導轉變溫度的超導材料, 尋找新的有機超導體材料體系仍然是超導研究重要的目標.
近日, 中國科學院化學研究所有機固體院重點實驗室, 中科院物理研究所超導國家重點實驗室的研究人員合作發現具有如圖1所示結構的Cu-BHT薄膜的電阻在0.25K以下降到了0; 進入超導態, 在交流磁化率測試中觀測到的抗磁轉變以及比熱測試中觀測到的相變, 證實了Cu-BHT是轉變溫度為0.25K的超導體. 同時, 利用STEM直接觀測到Cu-BHT的原子像, 證實了其完美的Kagome結構. 這種Kagome格子可能導致Cu-BHT在低溫下的自旋漲落行為. 雖然超導轉變溫度較低, 但Cu-BHT是第一個金屬有機配位聚合物超導體, 其出現擴展了有機超導體的材料體系, 為有機超導體的研究提供了新的可能性; 而在Cu-BHT中觀測到的低溫下的自旋擾動也預示著Cu-BHT中可能出現更多新奇的量子凝聚態.
相關研究成果發表在Angew. Chem. Int. Ed.上. 該研究得到了國家自然科學基金委, 科技部, 中科院等的資助.
圖1.Cu-BHT結構
圖2.Cu-BHT的超導及TEM, STEM表徵. a, Cu-BHT薄膜的電阻在0.25 K以下降到了0; b, 在交流磁化率測試中觀測到的抗磁轉變; c, 比熱測試中觀測到的相變; d, Kagome格子可能導致Cu-BHT在低溫下的自旋漲落行為; g-h, 利用STEM直接觀測到Cu-BHT的原子像
