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第340章 高溫超導(dǎo)的機(jī)理與強(qiáng)關(guān)聯(lián)效應(yīng)

辦公室中,徐川陷入了沉思。

一旁,樊鵬越和宋文柏也不敢打斷這位老板的思考,只能在一旁安靜的等待著的。

將腦海中的思路捋清楚后,徐川抬起頭,目光熠熠的看向宋文柏,開口道:

“宋教授,接下來的這段時(shí)間,你暫時(shí)和你的團(tuán)隊(duì)停下對銅碳銀復(fù)合材料的研究,轉(zhuǎn)而全力對你之前研究出來的超低溫超導(dǎo)銅碳銀復(fù)合材料進(jìn)行分析。”

“我需要這份材料更多的信息資料和分析數(shù)據(jù)!”

聞言,宋文柏先是愣了一下,隨即迅速點(diǎn)頭回道:“脫離研究轉(zhuǎn)向分析這個(gè)沒問題,只是對材料進(jìn)行分析,咱們研究所的設(shè)備可能還有些欠缺。”

“比如做表征結(jié)構(gòu)分析的裂解色譜儀,電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀這些還沒有,缺少這些設(shè)備,分析出來的數(shù)據(jù)并不完善。”

徐川:“這個(gè)沒問題,相關(guān)設(shè)備樊總會和伱溝通的,該買的買,設(shè)備這東西,買回來又不是說只用這一次。”

樊鵬越點(diǎn)了點(diǎn)頭,道:“研究所才擴(kuò)建沒多久,目前的確有一部分設(shè)備還沒采購,不過這個(gè)已經(jīng)安排在了采購計(jì)劃中,只是說優(yōu)先級之前較低,現(xiàn)在既然要用,也可以提前采購的。”

徐川:“如果買新的需要較長的時(shí)間,可以試試從國內(nèi)其他實(shí)驗(yàn)室里面買二手的。溢價(jià)一些也沒有關(guān)系,我需要盡快拿到數(shù)據(jù)。”

會議室中,針對這份超低溫超導(dǎo)銅碳銀復(fù)合材料的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),徐川又咨詢了一些問題后,帶著一部分的數(shù)據(jù)離開了川海材料研究所。

回到別墅,他將手中的U盤插入電腦上,從抽屜中取出一疊稿紙,坐在書桌前繼續(xù)沉思了起來。

自1911年H.卡末林-昂內(nèi)斯發(fā)現(xiàn)汞和錫等金屬元素具有超導(dǎo)電性以來,在常壓下呈現(xiàn)超導(dǎo)電性的金屬元素已經(jīng)多達(dá)了幾十種。

而對于超導(dǎo)體材料的分類,目前并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

一般來說,最常見的分類是以溫度來進(jìn)行區(qū)分的。

需要用液氦來冷凍才能達(dá)到臨界Tc的超導(dǎo)材料被稱為低溫超導(dǎo);用液氮來冷凍的,被稱為高溫超導(dǎo);而室溫下能達(dá)到超導(dǎo)的,被稱為室溫超導(dǎo)。

目前科學(xué)界除了能利用BCS理論對低溫超導(dǎo)進(jìn)行解釋外,高溫和室溫為什么也能實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)性質(zhì),并沒有完善和統(tǒng)一的解釋。

材料學(xué)嘛,先意外弄出來材料,再通過對材料進(jìn)行分析從而找到機(jī)理是一件很正常的事情。

后世,他研究出銅碳銀復(fù)合材料的時(shí)候,也曾經(jīng)試著去探索解釋一下高溫和室溫超導(dǎo)材料的基理。

但最終并沒有得到一個(gè)準(zhǔn)確的答案,再加上后面研究可控核聚變和NS方程沒時(shí)間就放棄了對這方面的探索。

當(dāng)然,上輩子他沒研究,但不代表沒人研究高溫超導(dǎo)材料的機(jī)理。

后世的主流觀點(diǎn)認(rèn)為銅氧化物高溫超導(dǎo)體的超導(dǎo)配對并非源于傳統(tǒng)的BCS電聲耦合,而是源于電子間的強(qiáng)關(guān)聯(lián)效應(yīng)。

在高中學(xué)習(xí)物理的時(shí)候,我們很輕易的知道每一顆原子的原子核外,都有著不同數(shù)量的電子。

比如氧原子,原子核外有八個(gè)帶正電的質(zhì)子,比如碳原子,原子核外有六個(gè)電子。

在正常情況下,這些原子組成的固體中的電子之間是很穩(wěn)定的,各個(gè)電子被看成是獨(dú)立的,不會相互影響。

就像太陽系的八大行星一樣,每一顆行星都有著自己獨(dú)立的運(yùn)行軌道,不會碰撞到一起。

但是,在許多物質(zhì)中,比如過渡金屬氧化物、鑭系氧化物等原子中,外圍的電子軌道之間交疊很大,軌道上的電子相互靠近,靜電能的增加將不能忽略。

于是這些材料便會產(chǎn)生強(qiáng)關(guān)聯(lián)效應(yīng)。

而電子之間的強(qiáng)關(guān)聯(lián)效應(yīng),正是導(dǎo)致許多新奇的物理現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。

如二維電子氣中的分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)、錳氧化物材料中的巨磁阻效應(yīng)、重費(fèi)米子系統(tǒng)、二維高遷移率材料中的金屬-絕緣體相變.等等。

因此在后世,對于高溫超導(dǎo)和常溫超導(dǎo)的超導(dǎo)機(jī)理,主流用電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)效應(yīng)來進(jìn)行解釋。

只是這種解釋,僅僅是理論,無法通過模型或者數(shù)學(xué)來進(jìn)行解釋。

而在今天,徐川覺得自己或許可以嘗試一下。

翻閱著電腦上宋文柏研究的低溫銅碳銀復(fù)合材料的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),徐川認(rèn)真的看著,準(zhǔn)備熟悉后開始推衍高溫超導(dǎo)的機(jī)理。

正在這時(shí),書桌上的手機(jī)鈴聲響起,他拾起手機(jī),電話是高弘明打過來的。

“徐院士,沽城超算中心那邊的申請已經(jīng)落下來了,時(shí)間在五天后,五天后沽城超算中心的天河一號超算會調(diào)配出您需要的計(jì)算力,來模擬運(yùn)行您手中的數(shù)學(xué)模型。”

電話中,高弘明帶著申請回復(fù)。

徐川點(diǎn)了點(diǎn)頭,道:“我知道了,我會準(zhǔn)時(shí)過去的。”

掛斷了電話,他看著電腦上的數(shù)據(jù),拾起了稿紙邊的筆。

“五天的時(shí)間么,應(yīng)該能找到一些方向吧?”

徐川輕聲自語了一句,沒有再多想,手中的筆在稿紙上計(jì)算了起來。

“如圖一所示的層狀結(jié)構(gòu),其低能物理主要由其中的CuO2平面決定。在CuO2面上,銅原子形成了正方晶格,而兩個(gè)最近鄰銅原子間有一個(gè)氧原子。從電子結(jié)構(gòu)上看,其中涉及到的電子軌道主要是銅的3d軌道和氧的2p軌道”

“當(dāng)對母體材料摻雜一定濃度的空穴后,其在低溫下會進(jìn)入超導(dǎo)相,用數(shù)學(xué)語言可解釋為:”

“H=μd,σ∑iσDi,σdiσ+μp,σ∑IσPI,σP,σ-∑.PI↑Pi↓。”

“考慮銅3dx2-y2軌道的單帶Hubbard模型,氧2p軌道上摻入的空穴會與銅3dx2-y2軌道上的空穴形成自旋單態(tài)的束縛態(tài),即著名的Zhang-Rice單態(tài)。”

“為其建立低能有效模型為t-J模型,計(jì)算哈密頓量為:

Ht-j=-∑,σtijPg(Ci,σCj,σ+h.c.)Pg+J∑Si·Sj”

書房中,徐川一邊看著電腦上的數(shù)據(jù),一邊驗(yàn)算著銅碳銀復(fù)合材料中的強(qiáng)電子關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)。

用數(shù)學(xué)來計(jì)算物理,這是他這輩子在深研數(shù)學(xué)的突破,也是他當(dāng)前最拿手的研究之一。

沉浸在其中,他一邊計(jì)算著數(shù)據(jù)一邊整合著腦海中的思路。

這是一條解釋高溫超導(dǎo)機(jī)理的路,以前有人走過,但只開辟了很短的一程,而現(xiàn)在,他在往前推進(jìn)。

在這條原始的道路上行走,這輩子強(qiáng)大的數(shù)學(xué)能力是他手中的柴刀,披荊斬棘;而上輩子在物理上的研究則更像是一面羅盤,指引著方向,確保他不會開辟出錯(cuò)誤的道路。

數(shù)學(xué)和物理的完美結(jié)合,上一次推進(jìn)的是高能物理領(lǐng)域的粒子信息計(jì)算,而這一次,則是深入到材料學(xué)科中,去探索原子與電子之間的奧妙。

一點(diǎn)點(diǎn)的,徐川眼中只有書桌上的筆和紙,此刻他仿佛在黑暗中行走,眼前一片漆黑,只有遠(yuǎn)處閃爍著的一點(diǎn)燈塔亮光指引他前進(jìn)的方向。 шшш?TTKΛN?¢O

日子一天一天的過去,窗外,深冬季節(jié)的天氣反常的下起了大雨,天空烏云密布,籠罩著大地。

也不知道過了多久,雨終于停了,太陽在挪動著腳步,試圖將自己的光輝穿透烏云重新灑向人間。

書房中,不知從何時(shí)起便停下了手中的筆,站在窗邊望向遠(yuǎn)方徐川,正出神的看著雨后那一道道透過烏云落在大地上的光。

望著緩緩在天際落下的夕陽,徐川的嘴角勾起了一絲笑容。

當(dāng)丁達(dá)爾效應(yīng)出現(xiàn)時(shí),光便有了形狀。

那一道道雨過天晴從天空中透下的光,在引領(lǐng)著文明前進(jìn)的方向。

盡管他沒有找到高溫超導(dǎo)的超導(dǎo)機(jī)理,但已經(jīng)找到了一條可行的道路。

剩下的,就是沿著這條路繼續(xù)深入了。

如果能完成高溫超導(dǎo)的機(jī)理,在未來,他或許能通過數(shù)學(xué)計(jì)算得到高溫超導(dǎo)材料的超導(dǎo)態(tài)。

到那個(gè)時(shí)候,超導(dǎo)材料將不再是桎梏科技發(fā)展的阻礙。

甚至,說不定他能以此繼續(xù)推衍,找到新的,更優(yōu)秀的常溫超導(dǎo)材料,將其廣泛用于工業(yè)各界。

畢竟他后世研發(fā)出來的銅碳銀復(fù)合材料的性質(zhì),有些偏向于陶瓷材料,雖然能在常溫常壓下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo),但加工成型困難,且容易受到干擾。

這種受限的常溫超導(dǎo)材料,用于可控核聚變,粒子對撞機(jī)這種頂尖的科研設(shè)備上還行,但是要廣泛將其用于發(fā)電、輸電、儲能、弱電等領(lǐng)域還是很困難的。

特別是那些工作環(huán)境相對惡劣的設(shè)備,就更無法利用了。

如果能找到一種類似于銅鐵金屬材料的常溫超導(dǎo)體,那么現(xiàn)有的科技發(fā)展將迎來一次真正的飛躍。

想了想,徐川返身從書桌上拿起了手機(jī),找到了高弘明的電話撥了過去。

不到半個(gè)小時(shí)的時(shí)間,高弘明就迅速從可控核聚變工業(yè)園區(qū)趕了過來。

“徐院士,您找我。”

徐川點(diǎn)了點(diǎn)頭,拿起準(zhǔn)備好的硬盤遞了過去:“這個(gè)里面是針對可控核聚變反應(yīng)堆腔室中的等離子體湍流建立起來的數(shù)學(xué)模型。”

“原本我是準(zhǔn)備親自去一趟沽城進(jìn)行驗(yàn)算的,但現(xiàn)在情況有些變化,我手里還有一些其他的事情,就不準(zhǔn)備親自過去了。麻煩你帶著這份硬盤跑一趟吧。”

聞言,高弘明迅速道:“跑一趟不是事情,但您不去,我也不懂?dāng)?shù)學(xué)模型和測試方面的東西啊。”

“如果您實(shí)在脫不開身的話,我這邊跟上面反饋一下?延期一點(diǎn)時(shí)間?這個(gè)沒關(guān)系的。”

徐川想了想,道:“延期不是解決辦法。這樣吧,我給彭鴻禧院士那邊打個(gè)電話,讓建模部門之前優(yōu)化模型的兩個(gè)負(fù)責(zé)人出來陪你一起過去。”

“這份模型是他們優(yōu)化的,而且是建模方面的專業(yè)人員,能代替我過去。”

“如果到時(shí)候真有什么問題,你也可以給我打電話。”

高弘明想了下,道:“也行,只是您不去,我心里始終有點(diǎn)沒底。畢竟這事這么重要。”

徐川笑了笑,道:“如果一切順利,我去其實(shí)也做不了什么太多的事情,將模型驗(yàn)算后的數(shù)據(jù)帶回來給我就行了。”

高弘明點(diǎn)了點(diǎn)頭,道:“行,既然這樣,那我等會先去找一下彭院士。”

徐川:“辛苦你了,一路順風(fēng)。”

高弘明將手中的硬盤小心翼翼的放進(jìn)帶來的防撞盒中,道:“我只是做了一些打雜的工作,徐院士您才是真正的辛苦。”

“既然您這邊還有事,我就不多打擾了。”

“另外,我這邊會通知了部隊(duì)那邊的人,讓他們安排人手和我一起護(hù)送這份模型安全抵達(dá)沽城的。”

“您放心,人在模型在!”

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