碱掺杂富勒烯中的奇异s波超导性

碱掺杂富勒烯（A3C60，A=K, Rb, Cs）展示出一个令人惊讶的相图，其中作为晶格间距的函数，一个高转变温度（Tc）的s波超导态出现在Mott绝缘相旁边。这与通常认为Mott物理与声子驱动的s波超导不相容的观念相反，提出了关于高Tc超导机制的基本问题。本文回顾了近期的第一性原理计算，其已成功高精度地全面重现实验相图，并阐明在碱掺杂富勒烯中，电子-声子耦合与电子-电子相互作用之间不寻常的合作导致Mott局域化，从而实现非传统的s波超导。这一奇异物理背后的驱动力是反常的分子内相互作用，其特征是强排斥库仑相互作用与小的有效负交换相互作用共存。这由C60分子内与Jahn-Teller声子的耦合和洪德耦合之间的微妙能量平衡实现。这种不寻常的相互作用形式导致分子上自旋向上和向下电子对的形成，从而使得s波配对成为可能。涌现的超导性关键依赖于Jahn-Teller声子的存在，但令人惊讶地从强关联中获益，因为关联抑制了电子动能并帮助电子对形成，与之前的模型计算一致。这确认了碱掺杂富勒烯是一种新型非传统超导体，其中声子与库仑相互作用之间不寻常的协同作用驱动了高Tc超导。