二维材料具有独特超导特性,如:库珀对的定域性、BKT转变、量子尺寸效应引起的超导转变温度振荡和0K下的量子相变等。到目前为止实验发现的二维超导体系主要是无机材料,如:利用分子束外延制备的金属原子薄膜;界面超导体(如:LaAlO3/SrTiO3 异质结界面)和 FeSe 等单原子层超导等。相比之下,二维有机材料结构复杂,多种耦合并存,物理图像更加丰富。近年来关于二维金属-有机框架结构(Two-Dimensional Metal-Organic Frameworks, 简称2D-MOFs) 的理论和实验研究均取得了重要突破,但是关于二维金属-有机超导材料的研究一直未见报道。
近期,公司赵明文教授课题组与美国犹他大学刘锋教授课题组合作,在探索新型超导材料的方面取得研究进展,从理论上预言了首个二维金属有机超导材料 Cu-BHT。理论计算表明:二维Cu-BHT的超导特性符合传统的BCS理论, 单层Cu-BHT的超导转变温度大约为4.43K,高于其所对应的块体材料的超导转变温度:1.58 K。三维块体Cu-BHT的层间相互作用破坏了费米能级附近的、在单层Cu-BHT中与低频声子耦合比较强烈的电子态,同时抑制了垂直平面的低频声子振动强度,因而导致了超导转变温度的降低。目前,实验上已经合成了Cu-BHT 薄膜材料。上述理论研究为二维超导材料了研究开辟了新的领域。
相关研究结果以“Theoretical Discovery of a Superconducting Two-Dimensional Metal−Organic Framework”为题发表在纳米领域的著名期刊【Nano Lett. 17, 6616-6170(2017)】上。公司2014级博士生张晓明为第一作者,bat365官网登录入口为第一完成单位,赵明文教授为共同通讯作者。
赵明文教授的课题组近年来积极开展与国内外课题组的合作,成果显著。 2017年在Nature Communications, Science Advances和Advanced Materials 等期刊上发表的多篇论文。
相关链接:
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.7b02795
http://www.nature.com/articles/ncomms13990
http://advances.sciencemag.org/content/advances/3/9/e1603231.full.pdf
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201605972/abstract;jsessionid=8FBC6067212FCFB93571AAF5AF75D2D7.f02t03