近日，理学院应用物理系青年教师夏康博士在美国化学学会纳米科技领域顶级期刊《Nano Letters》（中科院一区top，影响因子9.6）发表题为“Superconductivity in Monolayer Carbon Allotropes with High Thermal Stability”（DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c02939）的研究论文。
原生态石墨烯的镜面对称性禁止层外振动的声子参与调制费米面附近的狄拉克电子，使得这一准粒子与库珀电子对的电声子耦合作用非常微弱，因此在单层石墨烯中很难探测到较强的本征超导电性。基于此，作者联合南京大学孙建教授课题组，利用晶体结构预测程序MAGUS，结合第一性原理计算，预测出一种具有很高热稳定性的PHH石墨烯同素异形体。这种由五边形、六边形和七边形组成的多环结构具有p2的平面对称性，有利于提高电声子耦合作用。通过Eliashberg方程计算，作者发现第一布里渊区高对称点附近出现的新型费米面与垂直于PHH面的低频声子产生强耦合，总的电声子耦合系数可以达到0.9。计算得到超导转变温度高达20 K，接近石墨插层化合物CaC6转变温度的2倍和LiC6的3倍，远超转角石墨烯3 K。作者还发现这种比单层石墨烯有更高的比表面积，比石墨烯更容易物理吸附氧气分子，吸附系统仍具有强超导电性。本工作为作者后续进一步探索二维材料中的超导电性提供一定的研究基础。
夏康博士为论文第一作者和第一通讯作者，南京林业大学理学院为该成果第一署名单位和第一通讯单位，南京大学孙建教授为第二通讯作者，合作者包括夏康博士课题组的硕士研究生于晓龙，孙建教授课题组的丁驰博士、鲁清、张仲伟。该研究工作得到南京林业大学理学院的支持，得到国家自然科学基金、江苏省高等学校自然科学研究面上项目、中国博士后面上项目等项目的资助。相关计算工作在夏康课题组高性能计算服务器、南京林业大学高性能计算平台和南京大学孙建教授课题组高性能计算平台上进行。
（夏康/文 夏康/图 彭红军/审核）
