موضوع مقاله: ابررسانای آلی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # ابررسانای آلی | مقدمه: از سال ۲۰۰۷، بالاترین دمای بحرانی به دست آمده برای یک ابررسانای آلی در فشار استاندارد ۳۳ کلوین (۲۴۰٫۲- درجه سلسیوس؛ ۴۰۰٫۳- درجه فارنهایت) بوده است. | ## بخش 1: ابررسانای آلی | در سال ۱۹۷۹، کلاوس بچگارد اولین ابررسانای آلی (TMTSF)₂PF₆ را با دمای انتقال Tₙ = 0.9 K در فشار خارجی ۱۱ کیلوبار سنتز کرد. این مواد شامل نمک‌های بچگارد و نمک‌های فابر هستند که هر دو شبه یک بعدی هستند، و همچنین مواد شبه دو بعدی مانند کمپلکس انتقال بار k -BEDT-TTF 2 X، ترکیبات λ -BETS 2 X، ترکیبات میان گرافیت و مواد سه بعدی مانند فولرن‌های دوپ‌شده با فلزات قلیایی. ابررساناهای آلی به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، نه تنها برای دانشمندان که به دنبال ابررسانایی در دمای اتاق و مدل‌های توضیح‌دهنده منشأ ابررسانایی هستند، بلکه برای کاربردهای روزمره نیز مورد توجه قرار گرفته‌اند. این ترکیبات عمدتاً از کربن و هیدروژن ساخته شده‌اند که از رایج‌ترین عناصر روی زمین هستند، در مقایسه با عناصری مانند مس یا اسمیم. نمک‌های یک بعدی فابر و بچگارد نمک‌های فابر از تترا متیل تتراتیافولوالن (TMTTF) و نمک‌های بچگارد از تترا متیل تتراسلنافولوالن (TMTSF) تشکیل شده‌اند. هر دو کلاس مواد در دمای اتاق شبه یک‌بعدی هستند و فقط در امتداد پشته‌های مولکولی هدایت می‌شوند. این مواد نمودار فاز بسیار غنی‌ای دارند که شامل ترتیب ضدفرومغناطیسی، ترتیب بار، حالت موج چگالی اسپین، کراس‌اور بعدی و ابررسانایی است. فشار خارجی مورد نیاز برای سوق دادن بیشتر نمک‌های فابر به سمت ابررسانایی آنقدر زیاد است که ابررسانایی فقط در یک ترکیب در شرایط آزمایشگاهی مشاهده شده است. بیضی‌های زرد، خاکستری، آبی و قرمز به ترتیب نشان دهنده اتم‌های گوگرد، کربن، نیتروژن و مس هستند. بسته به آنیون و شرایط رشد، چندین فاز مختلف رشد می‌کنند که مهم‌ترین فازها برای ابررسانایی شامل فاز α- و θ- با ساختار استخوان ماهی و فازهای β- و κ- با ساختار شطرنجی هستند. | ## بخش 2: ابررسانای آلی | فازهای κ به دلیل دیمریزاسیون خاص هستند، زیرا آنها سیستم‌های نیمه پر نیستند و به سمت ابررسانایی در دماهای بالاتر نسبت به فازهای دیگر سوق می‌یابند. خواص الکترونیکی کریستال‌های مبتنی بر ET توسط فاز رشد، آنیون آن و فشار خارجی اعمال شده تعیین می‌شود. فشار خارجی مورد نیاز برای هدایت یک نمک ET با حالت پایه عایق به ابررسانا بسیار کمتر از فشار مورد نیاز برای نمک‌های بچگارد است. برای مثال، κ-(ET)₂Cu[N(CN)₂]Cl تنها به فشاری حدود ۳۰۰ بار نیاز دارد که می‌توان آن را با قرار دادن یک کریستال در گریس منجمد زیر ۰ درجه سلسیوس (۳۲ درجه فارنهایت) به دست آورد. کریستال‌ها بسیار حساس هستند و این حساسیت به‌طور چشمگیری در α-(ET)₂I₃ مشاهده می‌شود که پس از چند ساعت زیر نور خورشید یا در کوره ۴۰ درجه سلسیوس (۱۰۴ درجه فارنهایت) تبدیل به α Tempered-(ET)₂I₃ می‌شود که ابررسانا است. برخلاف نمک‌های فابر یا بچگارد، نمودارهای فازی جهانی برای همه نمکهای مبتنی بر ET هنوز پیشنهاد نشده‌اند. چنین نمودار فازی به دما و فشار (یعنی پهنای باند) و همچنین به همبستگی‌های الکترونیکی وابسته است. این مواد علاوه بر حالت پایه ابررسانا، می‌توانند مرتبه بار، ضد فرومغناطیس را نشان دهند یا تا پایین‌ترین دماها فلزی باقی بمانند. بالاترین دماهای انتقال در فشار محیط و فشار خارجی هر دو در فازهای κ با آنیون‌های مشابه یافت می‌شوند. مولکول‌های ساختمان دیگر هیدروکربن‌های دستکاری‌شده نیستند، بلکه مولکول‌های کربن خالص هستند. | ## بخش 3: ابررسانای آلی | علاوه بر این، این مولکول‌ها دیگر مسطح نیستند، بلکه حجیم هستند و این باعث ایجاد یک ابررسانای سه بعدی و همسانگرد می‌شود. با قرار دادن اتم‌های قلیایی در بینابینی، کریستال فلزی می‌شود و در نهایت در دماهای پایین ابررسانا می‌شود. آن‌ها در کپسول‌های بسته رشد و بررسی می‌شوند که تکنیک‌های اندازه‌گیری ممکن را محدود می‌کند. بالاترین دمای انتقال اندازه‌گیری شده تا کنون ۳۳ کلوین برای Cs 2 RbC 60 بوده است. بالاترین دمای انتقال اندازه‌گیری شده یک ابررسانای آلی در سال ۱۹۹۵ در Cs 3 C 60 تحت فشار با ۱۵ کیلوبار به ۴۰ کلوین رسید. با این حال، در Cs 3 C 60 ابررسانایی در فشارهای بسیار پایین چند ۱۰۰ بار قرار می‌گیرد و دمای انتقال با افزایش فشار همچنان افزایش می‌یابد. با استفاده از تتراتیاپنتالن (TTP) به عنوان مولکول‌های اساسی، می‌توان انواعی از مولکول‌های آلی جدید دریافت کرد که به عنوان کاتیون در کریستال‌های آلی عمل می‌کنند. SCs از نوع فنانترن اخیراً به جای استفاده از مولکول‌های سولفاته یا فولرن‌های نسبتاً بزرگ باکمینستر، سنتز کریستال‌هایی از پیسن هیدروکربن و فنانترن امکان‌پذیر شده است. دوپینگ کریستال پیسن و فنانترن با فلزات قلیایی مانند پتاسیم یا روبیدیم و بازپخت برای چند روز منجر به ابررسانایی با دمای انتقال تا ۱۸ کلوین (−۲۵۵٫۲ درجه سلسیوس؛ −۴۲۷٫۳ درجه فارنهایت) می‌شود. | ## جمع‌بندی | چندین استوکیومتری با استفاده از اتم‌های قلیایی عمدتاً به عنوان آنیون سنتز شده‌اند.