“无阻”话超导之有机超导体
2020-06-25 

六十年代中期,有人根据超导微观理论预言,可以人工合成高分子有机超导体,而其临界温度可达300K,甚至更高。这种有机超导体有可能在和遣传分子脱氧核糖核酸结构相似的准一维有机分子中存在。

根据超导微观理论,物质的导电的电子必须通过与声子(晶格振动)的相互作用,使它形成电子对,而产生超导电性。但是要使声子起作用,就必须有低温条件。有机超导体则是一种完全不同的超导机制。它考虑到在特定的几何结构中的激子机制。只要在有机分子中具备超导金属大致的基本要素-必须有电子能够在其间运动的介质某种带电的弹性结构起离子点阵的作用等,使其电子间也能出现有效的相互吸引作用,而产生超导电性。

由此设想-碳氢化合物结构,由碳原子构成的长分子形成的“脊椎”,从“脊椎”向各方向伸出侧面分子链。如果碳链是共轭的,即碳原子沿着碳链交替地以单键与双键相结合,则电子可以从“脊椎”的一端自由地运动到其另一端。侧链的分子在电场中被极化,分子中的电子可自由地从分子一侧运动到另一侧。见图2-25。

当电子从每一侧链旁边通过时,它产生电场极化分子侧链,在侧链端部(“脊椎”附近)感应正电荷,形成电隅极子。由于电子在“脊椎”中运动速度很大,在侧链中正的感应电荷的最大区域落在这个电子的后面。第二个电子被吸引到这个正电荷区域附近,因此,它间接地被一个电子所吸引。这种机理,引起的电子间吸引,称之为电子间的激子吸引。

第一个有机化合物超导体是在1980年由Jerome等发现的。他们对(TMTSF)2PF6在低温下加压, 得到Tc=1.2K。接着发现(TMTSF)2X族化合物中, 当X=AsF6, SbF6,TaF6和ReF6等时,只要加压到某一临界压力以上,均可呈现超导电性,而且发现(TMTSF)2ClO4在常压下, 于1.4K时发生超导转变。实验结果表明,(TMTSF)2X导电类型是空穴型(P型)。

1982年Parking等报导了(BEDT·TTF)4(ReO4)2的超导电性。至今已形成了(BEDT·TTF)mXn系列超导体。随后又发现了具有超导电性的DMET有机盐等。一些主要的有机超导体列于表2-5。

图2-26给出了(BEDT-TTF)2Cu(SCN)2的晶体结构, BEDT-TTF分子和阴离子Cu(SCN)2中的原子配置。见2-26.

有机超导体至今只有二十多年历史,已经找到多种系列数十种有机超导体。它对于高温超导体甚至室温超导体,今后仍然是一个具有很大潜力的研究领域。

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