有机超导体

有机超导体是一种合成的有机化合物，在低温下表现出超导性。截至2007年，有机超导体在标准压力下达到的最高临界温度是33K（-240℃；-400℃），在碱掺杂的富勒烯RbCs2C60中观察到。1979年，KlausBechgaard合成了xxx个有机超导体（TMTSF）2PF6（相应的材料类别后来以他的名字命名），过渡温度为TC=0.9K，外部压力为11kbar。许多材料可以被描述为有机超导体。这些材料包括Bechgaard盐和Fabre盐，它们都是准一维材料，以及准二维材料，如k-BEDT-TTF2X电荷转移复合物、λ-BETS2X化合物、石墨插层化合物和三维材料，如碱掺杂富勒烯。有机超导体不仅对寻找室温超导性的科学家和解释超导性起源的模型系统具有特殊的意义，而且对日常生活问题也具有特殊意义，因为有机化合物主要由碳和氢构成，与铜或锇相比，它们属于地球上最常见的元素。

法布尔盐是由四甲基四氢富勒烯（TMTF）组成，贝希加德盐是由四甲基四氢富勒烯（TMTSF）组成。这两个有机分子除了TMTF的硫原子被TMTSF的硒原子取代外，其他都很相似。这些分子堆积成列（有二聚体的趋势），被阴离子分开。典型的阴离子是，例如，八面体的PF6、AsF6或四面体的ClO4或ReO4。这两类材料在室温下都是准一维的，只沿分子堆栈导电，并共享一个非常丰富的相图，包含反铁磁排序、电荷排序、自旋密度波态、尺寸交叉和超导性。只有一种Bechgaard盐被发现在环境压力下具有超导性，即(TMTF)2ClO4，其转变温度为TC=1.4K。其他几种盐只有在外部压力下才会成为超导。推动大多数法布尔盐变成超导所需的外部压力是如此之高，以至于在实验室条件下只在一种化合物中观察到了超导现象。下表显示了几种一维有机超导体的转变温度和相应的外部压力的选择。二维（BEDT-TTF）2XBEDT-TTF是双亚乙基二硫四氮杂环戊烯的简称，通常缩写为ET。这些分子形成平面，被阴离子分开。分子在平面上的模式不是xxx的，但有几个不同的相在生长，这取决于阴离子和生长条件。与超导有关的重要阶段是α和θ相，其分子以鱼骨状结构排序；β相，特别是κ相，以棋盘状结构排序，分子在κ相中被二聚化。这种二聚化使得κ相很特别，因为它们不是四分之一而是一半的填充系统，与其他阶段相比，促使它们在更高的温度下进入超导状态。分隔两片ET-分子的可能阴离子的数量几乎是无限的。有简单的阴离子，如三碘化物（I-3），聚合的阴离子，如非常著名的Cu[N(CN)2]Br和含有溶剂的阴离子，如Ag(CF3)4-112DCBE。基于ET的晶体的电子特性由其生长相、阴离子和施加的外部压力决定。将具有绝缘基态的ET盐驱动到超导基态所需的外部压力要比Bechgaard盐所需的压力小得多。

例如，κ-(ET)2Cu[N(CN)2]Cl只需要大约300巴的压力就可以成为超导，这可以通过将晶体放在冷冻在0℃（32°F）以下的油脂中，然后提供足够的压力来诱导超导转变来实现。晶体是非常敏感的，这可以在α-(ET)2I3在阳光下躺了几个小时（或在40℃，104°F的烘箱中更有控制）后观察到令人印象深刻。在这种处理之后，人们得到了α-(ET)2I3，它是超导的。与Fabre或Bechgaard盐相比，所有ET基盐的通用相图还只是被提出来。这样的相图不仅取决于温度和压力（即带宽），而且还取决于电子关联性。除了超导基态之外，这些材料还显示出电荷秩序、反铁磁性或在最低温度下保持金属性。一种化合物甚至被预测为自旋液体。在环境压力和外部压力下的最高转变温度都是在具有非常相似阴离子的κ-相中发现的。κ-(ET)2Cu[N(CN)2]Br在TC=1时成为超导。