在常压下，通过元素掺杂在C48富勒烯中诱导出的超导性

《Physical Chemistry Chemical Physics》：Superconductivity induced by element doping in C48 fullerene at ambient pressure

C48富勒烯通过掺杂IA-III族元素形成金属-碳复合结构，第一性原理计算表明金属掺杂引发半导体-金属相变，同时保持碳笼高刚性（硬度＞25GPa）。振动与掺杂协同增强费米能级电子态密度，Li2C24在常压下实现12.71K超导转变，H掺杂HC24获得8.39K超导特性，为高温超导体设计提供新思路。

　　

为了研究常压下笼状碳化合物的超导潜力，我们设计了一种原始的全碳C₄₈富勒烯结构，并对其进行了各种元素的掺杂。通过优化C₄₈框架内IA族、IIA族和IIIA族元素在不同位置的占据情况，我们获得了稳定的金属M₂C₂₄（M = Li、Na、Mg、Al、Ga和In）和HC₂₄结构。第一性原理计算表明，作为电子供体的金属原子可以在保持高结构刚性的同时（维氏硬度超过25 GPa），促使C₂₄笼状结构从半导体转变为金属。进一步分析超导性质发现，由于刚性碳框架的振动和元素掺杂的作用，费米能级处的电子态密度得到增强，使得Li₂C₂₄在常压下表现出12.71 K的超导转变温度（T_c）。同样，非金属氢的掺杂也能使HC₂₄成为超导体，其超导转变温度为8.39 K。这项研究加深了人们对碳笼状化合物中超导性的理解，并为通过空穴掺杂和其他调控策略实现高温超导体开辟了新的途径。