Японские физики получили сверхпроводник с высокой критической температурой в 18 К на основе углеводорода пицена C₂₂H₁₄.

Молекулярная и кристаллическая структура пицена
(иллюстрация из журнала Nature)

Для создания сверхпроводящих образцов ученые в течение нескольких дней нагревали сверхчистые кристаллы пицена в присутствии калия. Полученные заготовки охлаждались до нескольких кельвинов и помещались в магнитное поле.

Известно, что в сверхпроводящем состоянии токи внутри сверхпроводника создают внутреннее магнитное поле, направленное противоположно внешнему и компенсирующее его. При нагревании образца и переходе в «обычное» состояние магнитная восприимчивость, однако, резко изменяет свое значение с отрицательного на положительное. Наблюдая за изменениями восприимчивости, исследователи оценивали критическую температуру Т_с сверхпроводника.

В опытах были задействованы образцы с различными концентрациями щелочного металла, которые лежали в диапазоне от 1 до 5,1 атома калия на молекулу пицена. Свойством сверхпроводимости обладали кристаллы с концентрациями в интервале 2,6–3,3, причем соответствующая критическая температура изменялась от 6,5 до 18 К. Исследователи также пробовали использовать другие щелочные металлы (натрий, рубидий цезий); сверхпроводимость с Т_с = 7 К была зарегистрирована только в образце с 3,1 атома рубидия на молекулу пицена.

Критическая температура в 18 К может считаться высокой для органического сверхпроводника. Превосходящее значение демонстрирует лишь фуллерен С₆₀ с добавками щелочных металлов.

К сожалению, авторам не удалось изучить кристаллическую структуру полученных образцов в сверхпроводящем состоянии, что затрудняет объяснение механизма сверхпроводимости пицена.

Полная версия отчета опубликована в журнале Nature.