科学家发现碳70单晶具有超导性

科技日报讯10年前科学家首次观察到电子掺杂的碳60分子具有超导性。自那时起，科学家对富勒烯家族中的另一成员碳70做过多次实验，但始终未观察到它也具有预期的超导性。最近，美国贝尔实验室的科学家宣布，他们在研究中已观察到了电子掺杂的碳70所具有的超导性，而且发现其超导转换温度大约为7 K。据《自然》杂志报道，研究人员利用与制取碳60相同的方法制取了不足1立方毫米的碳70单晶体，然后在氙气中将晶体进行处理，发现晶体并没有与这种惰性气体结合。通过 X光分析，科学家发现碳70单晶体是六角紧密堆积的六方晶体，其 c轴和 a轴比值为1．63。在随后的实验中，研究人员又以金作电极、以氧化铝作绝缘膜，制备了一个超导—绝缘—超导的场效应晶体管。研究人员观察发现，这个场效应晶体管是 N沟道晶体管，当置于一个强磁场时，晶体分子的最表层会聚集相当数量的自由电子。当温度超过1．7K时，含3个自由电子的碳70分子显示出超导性。而当温度为7 K时，含4个自由电子的碳70的电阻开始下降，当温度为6 K时，其电阻下降了一半。这表明电子掺杂的碳70开始由常态向超导态过渡。科学家认为，这一实验结果表明，富勒烯家族其它成员也极有可能具有超导性。此前实验证实，电子掺杂的碳60最高转换温度为40K，而此次测知电子掺杂的碳70的转换温度为7 K，这一变化正好印证了科学家的预言，即电子—声子的偶合效应随分子曲率的增加而增加。那么，如果电子密度恰当的话，像碳36这样较小富勒烯的超导转换温度甚至应该高于碳60。