高二物理复习方法：碳70所具有的超导性

高二物理复习方法：碳 70 所具有的超导性 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 7K. 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 7K 时，含 4 个自由电子的碳 70 的电 阻开始下降，当温度为 6K 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 7K，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，像炭 36 这样较小富勒烯的超导转换温度甚至应该 高于碳 60.