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山东大学物理学院赵明文课题组在二维金属有机超导材料的理论研究中取得新进展

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) 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,我院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。我院2014级博士生张晓明为第一作者,山东大学为第一完成单位,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 AdvancesAdvanced 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