第三百四十一章高溫超導的機理與強關聯效應

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，接下來的這段時間，你暫時和你的團隊停下對銅碳銀復合材料的研究，轉而全力對你之前研究出來的超低溫超導銅碳銀復合材料進行分析。”

“我需要這份材料更多的信息資料和分析數據！”

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

“比如做表征結構分析的裂解色譜儀，電感耦合等離子體發射光譜儀這些還沒有，缺少這些設備，分析出來的數據并不完善。”

徐川：“這個沒問題，相關設備樊總會和伱溝通的，該買的買，設備這東西，買回來又不是說只用這一次。”

樊鵬越點了點頭，道：“研究所才擴建沒多久，目前的確有一部分設備還沒采購，不過這個已經安排在了采購計劃中，只是說優先級之前較低，現在既然要用，也可以提前采購的。”

徐川：“如果買新的需要較長的時間，可以試試從國內其他實驗室里面買二手的。溢價一些也沒有關系，我需要盡快拿到數據。”

會議室中，針對這份超低溫超導銅碳銀復合材料的實驗數據，徐川又咨詢了一些問題后，帶著一部分的數據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，坐在書桌前繼續沉思了起來。

自1911年H.卡末林昂內斯發現汞和錫等金屬元素具有超導電性以來，在常壓下呈現超導電性的金屬元素已經多達了幾十種。

而對于超導體材料的分類，目前并沒有統一的標準。

一般來說，最常見的分類是以溫度來進行區分的。

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

目前科學界除了能利用BCS理論對低溫超導進行解釋外，高溫和室溫為什么也能實現超導性質，并沒有完善和統一的解釋。

材料學嘛，先意外弄出來材料，再通過對材料進行分析從而找到機理是一件很正常的事情。

后世，他研究出銅碳銀復合材料的時候，也曾經試著去探索解釋一下高溫和室溫超導材料的基理。

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

當然，上輩子他沒研究，但不代表沒人研究高溫超導材料的機理。

后世的主流觀點認為銅氧化物高溫超導體的超導配對并非源于傳統的BCS電聲耦合，而是源于電子間的強關聯效應。

在高中學習物理的時候，我們很輕易的知道每一顆原子的原子核外，都有著不同數量的電子。

比如氧原子，原子核外有八個帶正電的質子，比如碳原子，原子核外有六個電子。

在正常情況下，這些原子組成的固體中的電子之間是很穩定的，各個電子被看成是獨立的，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立的運行軌道，不會碰撞到一起。

但是，在許多物質中，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生強關聯效應。

而電子之間的強關聯效應，正是導致許多新奇的物理現象產生的原因。

如二維電子氣中的分數量子霍爾效應、錳氧化物材料中的巨磁阻效應、重費米子系統、二維高遷移率材料中的金屬－絕緣體相變.等等。

因此在后世，對于高溫超導和常溫超導的超導機理，主流用電子強關聯效應來進行解釋。

只是這種解釋，僅僅是理論，無法通過模型或者數學來進行解釋。

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合材料的實驗數據，徐川認真的看著，準備熟悉后開始推衍高溫超導的機理。

正在這時，書桌上的手機鈴聲響起，他拾起手機，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落下來了，時間在五天后，五天后沽城超算中心的天河一號超算會調配出您需要的計算力，來模擬運行您手中的數學模型。”

電話中，高弘明帶著申請回復。

徐川點了點頭，道：“我知道了，我會準時過去的。”

掛斷了電話，他看著電腦上的數據，拾起了稿紙邊的筆。

“五天的時間么，應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算了起來。

“如圖一所示的層狀結構，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，而兩個最近鄰銅原子間有一個氧原子。從電子結構上看，其中涉及到的電子軌道主要是銅的3d軌道和氧的2p軌道”

“當對母體材料摻雜一定濃度的空穴后，其在低溫下會進入超導相，用數學語言可解釋為：”

“考慮銅3dx2y2軌道的單帶Hubbard模型，氧2p軌道上摻入的空穴會與銅3dx2y2軌道上的空穴形成自旋單態的束縛態，即著名的ZhangRice單態。”

“為其建立低能有效模型為tJ模型，計算哈密頓量為：

書房中，徐川一邊看著電腦上的數據，一邊驗算著銅碳銀復合材料中的強電子關聯結構。

用數學來計算物理，這是他這輩子在深研數學的突破，也是他當前最拿手的研究之一。

沉浸在其中，他一邊計算著數據一邊整合著腦海中的思路。

這是一條解釋高溫超導機理的路，以前有人走過，但只開辟了很短的一程，而現在，他在往前推進。

在這條原始的道路上行走，這輩子強大的數學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誤的道路。

數學和物理的完美結合，上一次推進的是高能物理領域的粒子信息計算，而這一次，則是深入到材料學科中，去探索原子與電子之間的奧妙。

一點點的，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，只有遠處閃爍著的一點燈塔亮光指引他前進的方向。

日子一天一天的過去，窗外，深冬季節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，不知從何時起便停下了手中的筆，站在窗邊望向遠方徐川，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。

當丁達爾效應出現時，光便有了形狀。

那一道道雨過天晴從天空中透下的光，在引領著文明前進的方向。

盡管他沒有找到高溫超導的超導機理，但已經找到了一條可行的道路。

剩下的，就是沿著這條路繼續深入了。

如果能完成高溫超導的機理，在未來，他或許能通過數學計算得到高溫超導材料的超導態。

到那個時候，超導材料將不再是桎梏科技發展的阻礙。

甚至，說不定他能以此繼續推衍，找到新的，更優秀的常溫超導材料，將其廣泛用于工業各界。

畢竟他后世研發出來的銅碳銀復合材料的性質，有些偏向于陶瓷材料，雖然能在常溫常壓下實現超導，但加工成型困難，且容易受到干擾。

這種受限的常溫超導材料，用于可控核聚變，粒子對撞機這種頂尖的科研設備上還行，但是要廣泛將其用于發電、輸電、儲能、弱電等領域還是很困難的。

特別是那些工作環境相對惡劣的設備，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體，那么現有的科技發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，找到了高弘明的電話撥了過去。

不到半個小時的時間，高弘明就迅速從可控核聚變工業園區趕了過來。

“徐院士，您找我。”

徐川點了點頭，拿起準備好的硬盤遞了過去：“這個里面是針對可控核聚變反應堆腔室中的等離子體湍流建立起來的數學模型。”

“原本我是準備親自去一趟沽城進行驗算的，但現在情況有些變化，我手里還有一些其他的事情，就不準備親自過去了。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，我也不懂數學模型和測試方面的東西啊。”

“如果您實在脫不開身的話，我這邊跟上面反饋一下？延期一點時間？這個沒關系的。”

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電話，讓建模部門之前優化模型的兩個負責人出來陪你一起過去。”

“這份模型是他們優化的，而且是建模方面的專業人員，能代替我過去。”

“如果到時候真有什么問題，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，我去其實也做不了什么太多的事情，將模型驗算后的數據帶回來給我就行了。”

高弘明點了點頭，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。”

高弘明將手中的硬盤小心翼翼的放進帶來的防撞盒中，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那邊的人，讓他們安排人手和我一起護送這份模型安全抵達沽城的。”

“您放心，人在模型在！”

(本章完)

大國院士 第三百四十一章高溫超導的機理與強關聯效應