多环芳香烃有机超导体的理论研究

项目名称： 多环芳香烃有机超导体的理论研究

项目编号： No.91221103

项目类型： 重大研究计划

立项/批准年度： 2013

项目学科： 物理学I

项目作者： 黄忠兵

作者单位： 湖北大学

项目金额： 70万元

中文摘要： 非常规超导态和与之紧密联系的其他竞争态是目前宏观量子态研究领域的重要研究方向。最近三年陆续发现的多环芳香烃有机超导体为该方向提供一个新的材料体系。正确理解多环芳香烃有机超导体中超导特性与芳香烃分子结构、分子尺寸、以及掺杂电子浓度之间的关系可以充分利用该类分子种类众多、易于在原子尺度裁剪的优势有效调控它的超导宏观量子态并加以实际应用。在本项目中，我们计划结合多种理论研究方法（量子蒙特卡罗、第一性原理、平均场方法等）从三个方面系统研究多环芳香烃有机超导体的物理特性：（1）基于描述单个芳香烃分子的哈伯德模型研究分子内磁性和电子对束缚能随掺杂电子浓度的变化；（2）基于第一性原理导出的分子晶体对应的低能扩展哈伯德模型，研究整个分子晶体内磁有序、电荷分布、以及轨道序等特征；（3）电子关联对电声子相互作用的重整化以及电声子相互作用模型中超导特性与掺杂电子浓度的依赖关系。

中文关键词： 有机超导体；芳香烃；超导特性；理论研究；实验研究

英文摘要： Unconventional superconductivity and other competing quantum states are important research directions in the field of macroscopic quantum states. The recent discovery of superconductivity in polycyclic aromatic hydrocarbon superconductors provides a new material system in this research field. The understanding of the relation between the superconducting property and the structure and size of aromatic molecules as well as the doped charge density, is important for controlling the superconductivity of diverse aromatic molecules, which can be easily tailored at the atomic scale. In this project, we plan to study three important problems in polycyclic aromatic hydrocarbon superconductors by employing several kinds of theoretical methods, including quantum Monte Carlo, First-principle calculation, and mean-field theory: (1) The evolution of magnetic behavior and pair binding as a function of the doped charge density in a single aromatic molecule within the framework of Hubbard model; (2) Magnetic order, charge distribution, and orbital order in the molecular crystal within the extended Hubbard model; (3) The renormalization of electron-phonon vertex in the extended Hubbard model and the superconducting property in the electron-phonon interaction model.

英文关键词： organic superconductor；aromatic hydrocarbon；superconductivity；theoretical study；experimental study