高二物理碳70所具有的超導性
2024-09-14 12:11:50網(wǎng)絡整理
10年前科學家首次觀察到電子摻雜的碳60分子具有超導性。自那時起，科學家對富勒烯家族中的另一成員碳70做過多次實驗，但始終未觀察到它也具有預期的超導性。最近，美國貝爾實驗室的科學家宣布，他們在研究中已觀察到了電子摻雜的碳70所具有的超導性，而且發(fā)現(xiàn)其超導轉(zhuǎn)換溫度大約為7K.
據(jù)《自然》雜志報道，研究人員利用與制取碳60相同的方法制取了不足 1立方毫米的碳70單晶體，然后在氙氣中將晶體進行處理，發(fā)現(xiàn)晶體并沒有與這種惰性氣體結(jié)合。通過X光分析，科學家發(fā)現(xiàn)碳70單晶體是六角緊密堆積的六方晶體，其c軸和a軸比值為1.63.
在隨后的實驗中，研究人員又以金作電極、以氧化鋁作絕緣膜，制備了一個超導—絕緣—超導的場效應晶體管。研究人員觀察發(fā)現(xiàn)，這個場效應晶體管是N溝道晶體管，當置于一個強磁場時，晶體分子的最表層會聚集相當數(shù)量的自由電子。當溫度超過1.7K時，含3個自由電子的碳70分子顯示出超導性。而當溫度為7K時，含4個自由電子的碳70的電阻開始下降，當溫度為6K時，其電阻下降了一半。這表明電子摻雜的碳70開始由常態(tài)向超導態(tài)過渡。
科學家認為，這一實驗結(jié)果表明，富勒烯家族其它成員也極有可能具有超導性。此前實驗證實，電子摻雜的碳60最高轉(zhuǎn)換溫度為40K，而此次測知電子摻雜的碳70的轉(zhuǎn)換溫度為7K，這一變化正好印證了科學家的預言，即電子—聲子的偶合效應隨分子曲率的增加而增加。那么，如果電子密度恰當?shù)脑挘裉?6這樣較小富勒烯的超導轉(zhuǎn)換溫度甚至應該高于碳60.
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