美国阿贡国家实验室的科学家创造了一项有机化合物常压体相超导性的新纪录。最近,他们通过合成方法得到了一种β-(BEDT-TTF)2AuI2(“合成金属”),该化合物在5 K时显示出超导性质。据该实验室化学家J. M. 威廉斯(Jack. M. Williams)的说法,这个温度比与之密切相关的化合物β-(BEDT-TTF)2IBr2——原保持最高临界温度纪录的化合物一的临界温度高出2 K以上。

威廉斯指出,低温下金属的超导现象是在1911年发现的,目前,临界温度(Tc)为24 K的铌 - 锗合金是最好的金属超导体。有些科学家一直在寻求有机超导体,因为利用有机超导体有希望获得较高的临界温度。某些有机化合物在常温下具有和金属一样的导电行为。

1979年第一次观察到了有机超导现象,它出现在四甲基四硒代富瓦烯(TMTSF)的一个衍生物中,且仅仅在高压及非常低的温度时才能观察到。后来发现TMTSF的另一个衍生物(TMTSF)2ClO4在常压下就具有超导性,常压下其临界温度(Tc)为1.2 K。

1978年曾合成了类似的化合物双(乙撑基二硫)四硫代富瓦烯(BEDT-TTF)。在1983年,发现(BEDT-TTF)的一种盐在2 K时显示出超导性能,但也是压力较高。后来,于1984年在常压下观察到了另一个衍生物β-(BEDT-TTF)2I3的超导性,该衍生物的临界温度(Tc)为1.4 K;在大约1.2千巴压力下,可升高到8 K左右。

总之,合成金属的晶体是由不连续的负离子层组成,这些负离子层之间嵌入了“波纹网络片”状的BEDT-TTF正离子。它们的电学性质似乎由S-S相互作用的三维网络所决定。威廉斯指出,负离子在导电方面不直接起作用,而是通过控制硫(S)原子间的间隔来影响其导电性的。因此,在β-(BEDT-TTF)2AuI2中,常压下其负离子恰好具有相近的体积。如改换一个较大的负离子,就有必要通过高压来“挤压”分子,使之具有适当的间隔。

进一步的研究,威廉斯领导的小组得到了大量的BEDT-TTF盐并进行了试验,发现它的(Br-I-Br)-和(I-Au-I)-(最新的)衍生物常压下分别在2.8 K和5 K呈现出超导性。反之,在它的一个含有不对称负离子(I-I-Br)-的衍生物中,即使在5千巴压力下,也未能观察到超导现象。显然是由于“负离子无序性”对硫 - 硫(S-S)间隔的影响所致。

威廉斯根据这些发现提出如下设想:在未来的这一类有机超导体中,很可能出现其长度介于IBr2(9.3 ?)和I3(10.2 ?)之间的线型中心对称的负离子。负离子(I-Au-I)-的长度约为9.4 ?,正处于该范围内。他预言,在适当的条件下可以得到具有正则线型对称的BEDT-TTF衍生物负离子,这些衍生物在常压下的临界温度可以达到8到10 K甚至更高一些。威廉斯正带着他的小组进行这种可能性的验证工作。

同时威廉斯指出,其它实验室的科学家也在进行新的硒的BEDT-TTF类似物和碲的TMTSF类似物研究。

[C & EN,1985年9月9日]