第340章 高温超导的机理与强关联效应
办公室中,徐川陷入了沉思。
一旁,樊鹏越和宋文柏也不敢打断这位老板的思考,只能在一旁安静的等待着的。
将脑海中的思路捋清楚后,徐川抬起头,目光熠熠的看向宋文柏,开口道:
“宋教授,接下来的这段时间,你暂时和你的团队停下对铜碳银复合材料的研究,转而全力对你之前研究出来的超低温超导铜碳银复合材料进行分析。”
“我需要这份材料更多的信息资料和分析数据!”
闻言,宋文柏先是愣了一下,随即迅速点头回道:“脱离研究转向分析这个没问题,只是对材料进行分析,咱们研究所的设备可能还有些欠缺。”
“比如做表征结构分析的裂解色谱仪,电感耦合等离子体发射光谱仪这些还没有,缺少这些设备,分析出来的数据并不完善。”
徐川:“这个没问题,相关设备樊总会和伱沟通的,该买的买,设备这东西,买回来又不是说只用这一次。”
樊鹏越点了点头,道:“研究所才扩建没多久,目前的确有一部分设备还没采购,不过这个已经安排在了采购计划中,只是说优先级之前较低,现在既然要用,也可以提前采购的。”
徐川:“如果买新的需要较长的时间,可以试试从国内其他实验室里面买二手的。溢价一些也没有关系,我需要尽快拿到数据。”
会议室中,针对这份超低温超导铜碳银复合材料的实验数据,徐川又咨询了一些问题后,带着一部分的数据离开了川海材料研究所。
回到别墅,他将手中的u盘插入电脑上,从抽屉中取出一叠稿纸,坐在书桌前继续沉思了起来。
自1911年h.卡末林-昂内斯发现汞和锡等金属元素具有超导电性以来,在常压下呈现超导电性的金属元素已经多达了几十种。
而对于超导体材料的分类,目前并没有统一的标准。
一般来说,最常见的分类是以温度来进行区分的。
需要用液氦来冷冻才能达到临界tc的超导材料被称为低温超导;用液氮来冷冻的,被称为高温超导;而室温下能达到超导的,被称为室温超导。
目前科学界除了能利用bcs理论对低温超导进行解释外,高温和室温为什么也能实现超导性质,并没有完善和统一的解释。
材料学嘛,先意外弄出来材料,再通过对材料进行分析从而找到机理是一件很正常的事情。
后世,他研究出铜碳银复合材料的时候,也曾经试着去探索解释一下高温和室温超导材料的基理。
但最终并没有得到一个准确的答案,再加上后面研究可控核聚变和ns方程没时间就放弃了对这方面的探索。
当然,上辈子他没研究,但不代表没人研究高温超导材料的机理。
后世的主流观点认为铜氧化物高温超导体的超导配对并非源于传统的bcs电声耦合,而是源于电子间的强关联效应。
在高中学习物理的时候,我们很轻易的知道每一颗原子的原子核外,都有着不同数量的电子。
比如氧原子,原子核外有八个带正电的质子,比如碳原子,原子核外有六个电子。
在正常情况下,这些原子组成的固体中的电子之间是很稳定的,各个电子被看成是独立的,不会相互影响。
就像太阳系的八大行星一样,每一颗行星都有着自己独立的运行轨道,不会碰撞到一起。
但是,在许多物质中,比如过渡金属氧化物、镧系氧化物等原子中,外围的电子轨道之间交叠很大,轨道上的电子相互靠近,静电能的增加将不能忽略。
于是这些材料便会产生强关联效应。
而电子之间的强关联效应,正是导致许多新奇的物理现象产生的原因。
如二维电子气中的分数量子霍尔效应、锰氧化物材料中的巨磁阻效应、重费米子系统、二维高迁移率材料中的金属-绝缘体相变.等等。
因此在后世,对于高温超导和常温超导的超导机理,主流用电子强关联效应来进行解释。
只是这种解释,仅仅是理论,无法通过模型或者数学来进行解释。
而在今天,徐川觉得自己或许可以尝试一下。
翻阅着电脑上宋文柏研究的低温铜碳银复合材料的实验数据,徐川认真的看着,准备熟悉后开始推衍高温超导的机理。
正在这时,书桌上的手机铃声响起,他拾起手机,电话是高弘明打过来的。
“徐院士,沽城超算中心那边的申请已经落下来了,时间在五天后,五天后沽城超算中心的天河一号超算会调配出您需要的计算力,来模拟运行您手中的数学模型。”
电话中,高弘明带着申请回复。
徐川点了点头,道:“我知道了,我会准时过去的。”
挂断了电话,他看着电脑上的数据,拾起了稿纸边的笔。
“五天的时间么,应该能找到一些方向吧?”
徐川轻声自语了一句,没有再多想,手中的笔在稿纸上计算了起来。
“如图一所示的层状结构,其低能物理主要由其中的cuo2平面决定。在cuo2面上,铜原子形成了正方晶格,而两个最近邻铜原子间有一个氧原子。从电子结构上看,其中涉及到的电子轨道主要是铜的3d轨道和氧的2p轨道”
“当对母体材料掺杂一定浓度的空穴后,其在低温下会进入超导相,用数学语言可解释为:”