鮮知先贏／科學家 找到新碳基超導物質

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2010/06/07 【聯合報╱郭錦萍／輯譯】


CsC60的結構。 圖／取自美國物理學家協會網站

高溫超導體的研究又有了新進展。英國的研究團隊發現，若對C60的晶體結構施加一定的壓力，可以讓CsC60從磁絕緣體變成超導體，而且它的超導轉化溫度還能從38K升高到35K。

碳的同素異形體C60的幾何形狀，是大家熟知的足球形，將氦或氬等稀有氣體加熱石墨蒸發後，就能得到C60。它雖是球形分子，但具有反應性高的「π電子」電子對，只要照射紫外線或是電子束，碳簇的結構很容易改變，C60分子之間就可以結合，形成高分子聚合物。

C60硬度比鑽石高，但結構的結晶硬度卻很小，也因這些特殊性質，使得C60應用充滿各種可能性。

這篇發表在NATURE的研究報告指出，CsC60本身並不會導電，但在受擠壓時卻會變成高溫超導，施加的壓力會使得C60塌陷收縮，由體心立方體變成面心立方體，同時克服電子之間的排斥力，使得電子形成「成雙成對」、毫無阻力通過物質。

研究人員指出，C60能與多種金屬形成AXC60（A包括鉀、銣、銫等），它們都是超導體，但因不同的碳結構有不同特性，和不同金屬結合後，可製成功能和屬性各異的化合物，碳基高溫超導物質有可能成為未來的主流。

這次從新組合物質的發現也是科學家首次證明，控制高溫超導體中的分子排列方式，就能控制屬性。也讓研究人員看到超導性何時會突破絕緣狀態，且不須考慮分子結構等。

資料來源／物理學家組織網站

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碳原子結構C60（Buckminsterfullerene)，是由60個碳原子組成，結構是由20個六角形和12個五角形所圍成，是目前已知對稱性最高的球狀分子，也是除了石墨及鑽石外，第三個被發現的碳同素異形體。從幾何結構來看，C60是截角正20面體，也就是將正20面體的每個凸角切掉的結構，它有32個面、60個頂點、90條邊。