關(guān)于室溫超導(dǎo)的一丟丟粗淺認(rèn)識
非物理系學(xué)生,淺學(xué)過一點(diǎn)量子力學(xué),大概談?wù)勎覍@次室發(fā)現(xiàn)的粗鄙見解,如有不對,還請指正[捂眼] 首先如何去判斷是不是超導(dǎo)體? 第1點(diǎn)在于具不具備超導(dǎo)電性,也就是超導(dǎo)體,在低于轉(zhuǎn)變溫度時電阻突變?yōu)?,一般認(rèn)為這個電阻率ρ至少少于10的-28次方Ω/m(金屬電阻率最小10的-15量級)
第2點(diǎn)在于具備不具備完全抗磁性。完全抗磁性,又稱作邁納斯效應(yīng)(是1933年德國物理學(xué)家Walther Meissner)提出的,也即超導(dǎo)體處于超導(dǎo)態(tài)時,其內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0,與其先處于外磁場中再降溫至超導(dǎo)態(tài),還是先進(jìn)入超導(dǎo)態(tài)再施加外磁場的過程無關(guān)。原因在于對超導(dǎo)體施加外磁場,其產(chǎn)生的感應(yīng)電流將完全抵消磁場。完全抗磁性不能由零電阻特性派生出來,但是零電阻特性是完全抗磁性的必要條件。
接著說說到目前為止(2023年8月2日0時)除了韓國團(tuán)隊之外,其他學(xué)者進(jìn)行復(fù)現(xiàn)或理論研究的結(jié)果。 針對LK-99,目前華中科技大學(xué)有人做出了極小的樣品,該樣品應(yīng)該是出現(xiàn)了一部分完全抗磁性(因?yàn)橹粡囊曨l來看,小樣品并沒有完全浮起來,懷疑有可能是超導(dǎo)態(tài)程度較低導(dǎo)致,或者并不是很理想的超導(dǎo)態(tài),只是抗磁性很強(qiáng)),雖然上面說了完全抗磁性理論上可以推出零電阻特性,但是僅就目前的視頻而言,我認(rèn)為還不能判定具有完全抗磁性,只能說是抗磁性很強(qiáng),因此也不能直接推出零電阻。在短期內(nèi)無法通過已有工藝,大大提高樣品純度的前提下,很難證明完全符邁納斯效應(yīng)(因?yàn)楹苡锌赡苤皇蔷哂泻芨叩目勾判浴偻耆勾判裕?,可行性最高的就是盡快制作更大的樣品,然后測量是否在常溫下處于零電阻態(tài),這也是他們正在做的,如果符合零電阻,那么極有可能是真的常溫超導(dǎo)體。 另外還有北航的實(shí)驗(yàn)室,以及印度國立大學(xué)實(shí)驗(yàn)室,他們目前出現(xiàn)的結(jié)果是僅僅發(fā)現(xiàn)了具有抗磁性,或者呈現(xiàn)出半導(dǎo)體的某些性質(zhì)(北航團(tuán)隊),LK-99是常溫超導(dǎo)體的可能性較小,但是我認(rèn)為也不能排除是因?yàn)橹圃旃に嚥煌蛘邨l件不同導(dǎo)致產(chǎn)物純度很低或者產(chǎn)物并非LK-99,所以還是需要進(jìn)一步制作更多的樣品進(jìn)行復(fù)現(xiàn)。 美國有研究機(jī)構(gòu)表示通過理論預(yù)測,證明了LK-99是常溫超導(dǎo)體,這個消息乍人一看很喜人,確實(shí)似乎從理論上證明了這個事,但是搞超導(dǎo)的人(甚至搞物理的人,尤其是材料領(lǐng)域),應(yīng)該大部分都還是更相信實(shí)驗(yàn)事實(shí),實(shí)際上截止目前還沒有一種理論能夠特別好的解釋所有的超導(dǎo)現(xiàn)象。比如1972年獲得過諾貝爾物理學(xué)獎的BCS理論,任務(wù)超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變溫度受限于材料中可存在的最高聲子頻率,超導(dǎo)材料最高轉(zhuǎn)變溫度約為40K,但后續(xù)不斷發(fā)現(xiàn)了更多高于該溫度的超導(dǎo)體,包括在一些極端高壓下,可以實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo),也就證明BCS理論,只對于金屬超導(dǎo)樣品成立。沒有大統(tǒng)一的超導(dǎo)底層理論,所有的計算機(jī)仿真或者理論預(yù)測,都只能相信一半,還是要靜待實(shí)驗(yàn)結(jié)果才行。 再談?wù)凩K-99為什么有可能實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo),目前已知的超導(dǎo)要么溫度很低,要么需要極高壓強(qiáng),施加加強(qiáng)的手段通常是使用直徑很小的金剛石頂尖去擠壓,比如實(shí)現(xiàn)氫氣、硫化氫的超導(dǎo)。通過外界改變條件是一種手段,這次韓國團(tuán)隊采用的想法就是通過原子置換產(chǎn)生晶格畸變,似乎是銅原子置換了一部分鉛原子(材料學(xué)基礎(chǔ)薄弱),通過晶格畸變,在一定程度上就相當(dāng)于外界增加了壓強(qiáng)(當(dāng)然超導(dǎo)理論肯定不能這么簡單粗暴的解釋),但是這種原子置換實(shí)際上成功率很小,這也就導(dǎo)致現(xiàn)在很多實(shí)驗(yàn)室難以制作出純度符合要求的樣品,驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)難以快速開展。 下面淺談一下,如果真的實(shí)現(xiàn)了室溫超導(dǎo),有什么意義? 意義是跨時代的!它對人類生產(chǎn)力的變革絲毫不亞于電的發(fā)現(xiàn),甚至可以認(rèn)為是21世紀(jì)截至目前最重大的科學(xué)突破!目前實(shí)現(xiàn)可控核聚變一共有三大技術(shù)難題,其中約束聚變等離子體的磁場線圈就必須是超導(dǎo)體,室溫超導(dǎo)是最佳選擇。由于超導(dǎo)體的零電阻特性,電熱損耗將會降到極低,也就意味著所有與電和能源相關(guān)的行業(yè)都可能發(fā)生重大變革,比如電動機(jī)的效率將大大提高(由于摩擦力存在,永遠(yuǎn)都不可能有永動機(jī)?。?,如果超導(dǎo)材料能應(yīng)用于電子產(chǎn)品,那么發(fā)熱問題、能耗問題將大大緩解。完全抗磁性也會在很多領(lǐng)域中大放異彩! 如果LK-99真的確定有室溫超導(dǎo)的特性,下一步該怎么發(fā)展? 現(xiàn)在還處于復(fù)現(xiàn)驗(yàn)證階段,如果證明,那么緊接著就是要想方設(shè)法提高純度,提高量產(chǎn)率,要向著大規(guī)模生產(chǎn)邁進(jìn)(只能在實(shí)驗(yàn)室中制造,應(yīng)用價值就不太大),同時還要借鑒這個思路去尋找其他有可能的室溫超導(dǎo)。關(guān)于超導(dǎo)的理論研究也會取得一個新的重大突破,人們可以在微觀領(lǐng)域更加理解超導(dǎo)實(shí)現(xiàn)的機(jī)理。 至于這兩天和超導(dǎo)有關(guān)的股票大漲,我倒不太關(guān)注這些事情,所以不談,畢竟資本總是逐利的 總之如果證實(shí),韓國團(tuán)隊這次足以名垂青史,僅就目前狀態(tài)來看,這次大概率也能獲得一個抗磁性很強(qiáng)的新材料(比已有的最強(qiáng)材料抗磁性強(qiáng)兩個數(shù)量級左右),還有一定概率是真的獲得了室溫超導(dǎo),那就真的劃時代,屬于是科技方面抽卡出金(上一次出金可能還是相對論的建立和量子力學(xué)的建立)。 個人希望是真的室溫超導(dǎo),畢竟哪個工科生能不為之傾倒 ????但理性告訴我們,還是要靜待更多的復(fù)現(xiàn)結(jié)果~