压力诱导的CaC2超导电性

碳可以以孤立的哑铃形、一维（1D）链、二维（2D）平面和三维（3D）网络的形式存在于碳固体或碳基化合物中，这归因于其丰富的化学键合方式，包括sp、sp2和sp3杂化键。sp2杂化碳因其独特的物理和化学性质而一直受到特别关注。本文中，我们使用进化算法结合第一性原理方法，发现压缩下CaC2中的哑铃形碳首先聚合成一维链，然后形成带状，最后在更高压力下转变为二维石墨片。C2m结构在0.5 GPa时转变为正交Cmcm相，随后转变为另一个正交Immm相，该相在15.2-105.8 GPa的宽压力范围内稳定，然后转变为MgB2型相，该相在高达至少1 TPa的宽范围内稳定。在冷压缩的CaC2中发现了强的电子-声子耦合，尤其在Immm相中，其具有最高的λ值（0.562-0.564），导致其超导临界温度较高（7.9~9.8 K），与CaC6的11.5 K值相当。我们的研究结果表明，钙不仅能在更大的压力范围内稳定碳的sp2杂化，还能使其呈现超导行为，这将进一步激发对碱土金属碳化物在极端条件下特殊物理性质的实验和理论研究兴趣。