高二化學(xué)學(xué)習(xí)碳70所具有的超導(dǎo)性

　　2019年前科學(xué)家首次觀察到電子摻雜的碳60分子具有超導(dǎo)性。自那時(shí)起，科學(xué)家對(duì)富勒烯家族中的另一成員碳70做過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，但始終未觀察到它也具有預(yù)期的超導(dǎo)性。最近，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家宣布，他們?cè)谘芯恐幸延^察到了電子摻雜的碳70所具有的超導(dǎo)性，而且發(fā)現(xiàn)其超導(dǎo)轉(zhuǎn)換溫度大約為7K.

　　據(jù)《自然》雜志報(bào)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(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)晶體并沒(méi)有與這種惰性氣體結(jié)合。通過(guò)X光分析，科學(xué)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(shí)驗(yàn)中，研究人員又以金作電極、以氧化鋁作絕緣膜，制備了一個(gè)超導(dǎo)—絕緣—超導(dǎo)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。研究人員觀察發(fā)現(xiàn)，這個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管是N溝道晶體管，當(dāng)置于一個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，晶體分子的最表層會(huì)聚集相當(dāng)數(shù)量的自由電子。當(dāng)溫度超過(guò)1.7K時(shí)，含3個(gè)自由電子的碳70分子顯示出超導(dǎo)性。而當(dāng)溫度為7K時(shí)，含4個(gè)自由電子的碳70的電阻開(kāi)始下降，當(dāng)溫度為6K時(shí)，其電阻下降了一半。這表明電子摻雜的碳70開(kāi)始由常態(tài)向超導(dǎo)態(tài)過(guò)渡。

　　科學(xué)家認(rèn)為，這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，富勒烯家族其它成員也極有可能具有超導(dǎo)性。此前實(shí)驗(yàn)證實(shí)，電子摻雜的碳60最高轉(zhuǎn)換溫度為40K，而此次測(cè)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(xué)家的預(yù)言，即電子—聲子的偶合效應(yīng)隨分子曲率的增加而增加。那么，如果電子密度恰當(dāng)?shù)脑�，像�?6這樣較小富勒烯的超導(dǎo)轉(zhuǎn)換溫度甚至應(yīng)該高于碳60.

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