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有机超导体因为其被预言有极高的超导临界温度Tc和非常规超导机制而受到广泛的关注。这其中,以芳香烃分子为基础的超导体成为近几年有机超导研究领域内的热点。究其原因,一方面,由于通过苯环之间的不同组合方式,芳香烃家族极其庞大,这些都可能成为潜在高Tc超导体的候选。另一方面,只需通过以一定比例掺杂碱金属、碱土金属或者稀土金属,就可以实现超导。芳香烃超导还有一些新奇的物理现象诸如Tc和压力的正相关等等。

 

 图1. (a) 超导的钐掺杂1,3,5-三苯基苯磁化转变,插图为零场冷数据在Tc附近的放大图。(b) 测量的磁滞回线在扣除5 K(大于Tc的正常态)数据背景后的图,表现出超导的磁滞回线特性。

南京大学闻海虎团队通过固相反应法,合成了一种新的有机芳香烃超导体,即稀土金属钐掺杂的1,3,5-三苯基苯。通过x射线衍射仪标定,样品的空间群为P2/m。图1(a)中的磁化数据显示,该样品的Tc为4.3 K。经过粗略的计算,该样品的抗磁体积大概在1%左右。这符合目前有机芳香烃超导体体积小的普遍现象。图1(b)中的磁滞回线则揭示了该超导体是典型的II类超导体。我们基于磁化数据画出了该样品的超导相图,并计算得到了当温度为0 K时的Hc1为126 Oe,而0K时的Hc2值将非常高。利用相同方法合成的10次钐掺杂1,3,5-三苯基苯的样品中,50%左右的样品在磁化上观测到了超导电性。钐掺杂1,3,5-三苯基苯超导的发现,进一步丰富了芳香烃有机超导体家族,为进一步了解芳香烃有机超导体内在的物理机理提供了新的平台。该工作发表在【Physical Review B 101, 214506 (2020)】上。