Сверхпроводимость фуллеритов: достигнут ли предел?
Как мы знаем, что допирование фуллеритов C60 щелочными металлами (A) ведет к происхождению сверхпроводимости. Критическая температура Tc в A3C60 возрастает с ростом радиуса ионов A+ (другими словами с ростом расстояния между молекулами C60) от 19 К при A = K [1] до 33 К при A = Rb [2]. Так как большой радиус имеет ион Cs+, то и большую Tc возможно ожидать в Cs3C60.
До сих пор данный фуллерит не получалось синтезировать в чистом виде. По большому счету допированные фуллериты A3C60 в большинстве случаев синтезируют в жёсткой фазе, или приобретают из раствора соответствующих прекурсоров в жидком аммиаке. И в том и другом случае образцы складываются из небольших гранул, а также если они являются более либо менее однофазными, количество “мейснеровской фракции” не превышает нескольких процентов [1,2].
Рис. 1. Зависимость Tc от давления для Cs3C60. На вставке – зависимость доли сверхпроводящей (мейснеровской) фракции от давления
В работе на данный момент3] сотрудники нескольких университетов Англии сказали об успешном синтезе объемных образцов Cs3C60 с применением метиламина в качестве растворителя. Сверхпроводимость в них появляется при гидростатическом сжатии, причем Tc зависит от давления P немонотонно и имеет максимум 38 К при P ? 7 кбар (рис. 1).
Часть мейснеровской фракции довольно большая и достигает 70% (вставка на рис. 1).
Рис. 2. А15 и ГЦК – два вероятных типа кристаллической структуры A3C60
Примечательно, что K3C60 и Rb3C60 имеют ГЦК структуру, в то время как в Cs3C60 отмечается структура типа А15 (рис.2). Примечательно сходство зависимостей Tc от P в Cs3C60 и Tc от концентрации носителей в купратных ВТСП. Сейчас в распоряжении исследователей имеются качественные образцы, и целый арсенал современных экспериментальных методик возможно использован для изучения изюминок сверхпроводящего состояния допированных фуллеритов.
Достигнута ли в Cs3C60 предельная Tc? Что касается фуллеритов из фуллеренов C60 – по-видимому, да. Но так как имеется и другие фуллерены, из которых также возможно постараться изготовить сверхпроводящие фуллериты либо полимеры [4].
- 1. Nature 350, 600 (1991)
- 2. Nature 352, 222 (1991)
- 3. Nature Mater. 7, 367 (2008)
- 4. Письма в ЖЭТФ 87, 447 (2008)