近日,浙江科技大学物理系黄衣娜副教授团队联合浙江大学、密苏里大学、和中国科学院深圳先进技术研究所在国际顶级期刊《Advanced Science》(中科院一区,Top,影响因子14.3)上发表了题为“Superconducting Carbon-Cage Network with Tc of 109 K at Ambient Pressure”的研究论文。浙江科技大学为第一单位,叶兆丰为论文第一作者,黄衣娜副教授,钟国华研究员,和林海青院士为通讯作者。此项研究获得国家自然科学基金和浙江省自然科学基金的资助。

图1. 论文发表页
本研究使用CALYPSO软件来预测一种新的C18笼型网络,并进行了第一性原理计算,以探索其在环境压力下元素和空穴掺杂下的超导特性。Cs元素掺杂已证明具有高 Tc为79 K,而空穴掺杂实现了更高的 Tc的109 K. 稳健的非极性共价相互作C18笼型网络确保了其在这些条件下的结构稳定性。这些发现为设计基于稳定共价碳框架的高Tc超导体提供了一条有希望的途径。

图2. C18笼型结构,元素掺杂与空穴掺杂超导转变温度变化趋势。
稳定性分析证实 C18笼型网络在动力学和热力学上都是可行的,与其他碳笼配置相比具有焓优势,支持其实验实现。虽然我们的理论预测提供了坚实的基础,但实验验证仍然至关重要。未来的工作应侧重于使用激光汽化、电弧放电方法或 CVD 等技术进行合成C18笼型网络,然后在掺杂下表征其超导性能。(应用物理系:黄衣娜 学科办:陈璟)
文章链接:http://doi.org/10.1002/advs.202504281