Известно, что допирование фуллеритов C₆₀ щелочными металлами (A) приводит к возникновению сверхпроводимости. Критическая температура T_c в A₃C₆₀ увеличивается с ростом радиуса ионов A⁺ (то есть с ростом расстояния между молекулами C₆₀) от 19 К при A = K [1] до 33 К при A = Rb [2]. Так как максимальный радиус имеет ион Cs⁺, то и максимальную T_c можно ожидать в Cs₃C₆₀.

До сих пор этот фуллерит не удавалось синтезировать в чистом виде. Вообще допированные фуллериты A₃C₆₀ обычно синтезируют в твердой фазе, либо получают из раствора соответствующих прекурсоров в жидком аммиаке. В обоих случаях образцы состоят из мелких гранул, и даже если они являются более или менее однофазными, объем “мейснеровской фракции” не превышает нескольких процентов [1,2].

Рис. 1. Зависимость T_c от давления для Cs₃C₆₀. На вставке – зависимость доли сверхпроводящей (мейснеровской) фракции от давления

В работе [3] сотрудники нескольких университетов Великобритании сообщили об успешном синтезе объемных образцов Cs₃C₆₀ с использованием метиламина в качестве растворителя. Сверхпроводимость в них появляется при гидростатическом сжатии, причем T_c зависит от давления P немонотонно и имеет максимум 38 К при P ≈ 7 кбар (рис. 1). Доля мейснеровской фракции очень высока и достигает 70% (вставка на рис. 1).

Рис. 2. А15 и ГЦК – два возможных типа кристаллической структуры A₃C₆₀

Интересно, что K₃C₆₀ и Rb₃C₆₀ имеют ГЦК структуру, тогда как в Cs₃C₆₀ наблюдается структура типа А15 (рис.2). Примечательно сходство зависимостей T_c от P в Cs₃C₆₀ и T_c от концентрации носителей в купратных ВТСП. Теперь в распоряжении исследователей имеются качественные образцы, и весь арсенал современных экспериментальных методик может быть использован для исследования особенностей сверхпроводящего состояния допированных фуллеритов.

Достигнута ли в Cs₃C₆₀ предельная T_c? Что касается фуллеритов из фуллеренов C₆₀ – по-видимому, да. Но ведь есть и другие фуллерены, из которых тоже можно попытаться изготовить сверхпроводящие фуллериты или полимеры [4].

• 1. Nature 350, 600 (1991)
• 2. Nature 352, 222 (1991)
• 3. Nature Mater. 7, 367 (2008)
• 4. Письма в ЖЭТФ 87, 447 (2008)