第三百四十章：寻找高温超导的机制
小说：大国院士作者：少一尾的九尾猫字数：3792更新时间 : 2023-06-12 03:07:44
会议室中，徐川从樊鹏越手中接过笔记本，翻阅着里面的数据资料。
摸索出超低温超导铜碳银复合材料的研究员叫‘宋文柏’，是从武理大学那边挖过来的一名教授，之前主要研究领域是材料化学。
这次这位宋教授能摸索到超低温超导材料，半分靠经验，半分靠运气。
他并没有走传统材料学的粉末冶金法，也没有走研究超导体材料常用的高温高压合成法来研究铜碳银复合超导材料，而是取用了纳米材料制备和分子修饰的发展路线。
他先通过纳米手段制备铜碳银复合材料，然后再通过气相沉积的方式来对细微的原子结构进行操控调整。
和常规制备铜碳银复合材料的粉末冶金法相比，这种新手段解决了铜和碳的界面结合不牢，复合材料中存在大量孔洞的问题。
而相对于高温高压的超导体研究手法来说，也避免了铜原子与碳原子即使在高温下不发生反应，润湿性极差的缺点。
不得不说，在材料研究领域能够在国内大学排到前五的武理大学，还是有些本事的。
一名中等偏上，不算顶尖的材料化学方面的教授，在构思新材料的研发方面，有着充足的经验和应对手段。
若要说缺点的话，那就是在二维薄膜沉积的过程中，使用了粘结剂，即便是只是微量的粘接剂这在一定程度上破坏了铜碳银复合材料本身的纯粹性。
这不仅意味着它需要更低的温度，才能使得这种薄膜材料达到超导能隙。也意味着材料本身的性能大幅度降低。
“有点意思，打个电话给这位宋教授，问问他现在有时间没有，如果有的话，请他过来一趟，我有点问题想咨询一下他。”
翻阅完电脑中的资料后，徐川感兴趣的抬起了头，手指在桌上轻轻的敲了敲，朝着樊鹏越说道。
老实来，这份超低温超导铜碳银复合材料本身的价值，其实并不是那么大。
首先这位宋教授研究出来的材料是二维薄膜结构，要将其加工成导线或者其他形状的超导材料难度还很大。
其次是在43.5K（大约-230摄氏度）的温度下做到超导，外面其实早就已经有了。
比如CERN的大型强粒子对撞机.
对粒子进行加速需要超强的磁场，而强磁场需要超导材料才能做到极限。
LHC粒子对撞机使用的就是铌锡合金，通过液氦进行冷却后，这种材料已经做到了能在常压环境中超导，且能批量生产。
而抛开低温超导来说，高温超导其实也早有研究。
早在1987年的时候，华国、米国、小岛国等国家的科学家就都发现‘钡－钇－铜氧化物’处于液氮温区具备了Tc，从而有了超导电性。
（Tc指的是临界温度，是材料从正常态转变为超导态的温度。比如水银，当温度稍低于4.2K时，汞的电阻突然消失，表现出超导状态，所以水银的Tc是4.2K，约零下268.95摄氏度。）
但受限于铜氧化物超导体像很脆的陶瓷材料，你无法把它们拉成细线，再加上制造成本很高，稍有杂质污染即失效等问题，高温超导一直无法应用于工业上。
所以单单是43.5K的温度超导，并没有什么太大的实用价值。
它不仅需要液氦冷冻才能超导，还没法工业化生产。
不过，他在这份资料中找到了一些很有意思的东西。
如果能弄清楚的话，说不定能从另一个角度解释一下高温超导材料的超导基理。
要知道超导材料的高温超导基理，别说是现在的2020年初了，就是再过十几年，在后世都没有找到真正的解释。
哪怕是他在后世研究出来了常温超导材料，也没能做到解释常温高温超导体存在的原因。
如果是在其他领域，这几乎是一件不可能或者说极难的事情。
理论未成型，实际成果又如何能做出来？
但在材料学领域，没有理论却实验碰巧撞出来成果再普通不过了。
如今社会上使用的很多材料，其实都是先有成果，而后再研究成果获得理论的。
如果能解释清楚高温超温超导材料的超导基理，这对于超导材料的发展来说，绝对是一个巨大的提升。
樊鹏越点了点头，从口袋中摸出手机打了个电话，询问了一下后挂断了电话。
没等多久，会议室外，敲门声响起。
徐川开口道：“请进。”
随即，大门推开，一名带着金边眼镜的中年男子走了进来。
“樊总，您找我？”
宋文柏走进来询问道，目光却落到了坐在办公桌边的徐川身上。
熟悉的身影让他不由自主的愣了一下，半疑半信的开口问道：“您是徐院士？”
当初川海材料研究所挖他的时候，他就知道这家实验室背后的真正主人是那位大名鼎鼎的徐川徐教授。
他认出来了徐川，但是又有点怀疑是不是真的。
因为从入职到现在，别说他了，川海材料研究所大部分的人都没有见到过这位真正的老板。
所以这会即便是看到了真人，都有些怀疑自己是不是看错了。
对面，樊鹏越看向徐川，笑着说道：“你说你，甩手掌柜做久了，公司员工都不认识伱了。”
徐川没理会樊鹏越，他冲宋柏笑了笑，开口道：“是我。宋教授请坐，这次找你过来，主要是有些问题想要咨询一下。”
宋文柏快步走了过来，带着些紧张的问道：“您说。”
虽说他年龄要远大于眼前这位，但两人之间无论是学识还是地位，都相差极大。
院士级别的巨佬，整个武理大学也就四位，他虽然见过，也交流过，但这种院士巨佬成为他的顶头上司的，还是第一次。
而且这还是在私企，并非在学校中，领导的对于下属的权利就更大了，给他到来的压力也更大。
当然，如果把握好了机会，特别是川海材料研究所这种刚刚开始扩建的，以后的路会很光明的。
他今年已经快五十了，再加上本身的学术水平就摆在那里，虽然不弱，但也不顶尖，所以在武理那边晋升的前途差不多已经到顶了。
而换个新环境，说不定能走的更远一点。这也是他能够被挖过来的原因，不仅仅是钱，还有晋升的希望。
徐川也没太在意这些东西，他将办公桌上的电脑连上了虚拟投影，打开了超低温超导铜碳银复合材料的研究数据。
“关于你研究出来超低温超导铜碳银复合材料，我有一些问题想要咨询一下。”
“首先是关于x射线衍射分析数据，通过X射线研究，样品在x≈0.04时存在一个从正交晶到四方晶的结构相变过程，原胞体积随铜的组分增加而变大。”
“而R-T曲线测量得到零电阻温度，会随铜组分的增加迅速下降，直到降低到50K温度以下后，零电阻温度随X增大而减小，且在结构相变点没有突变。”
“关于这点，你有什么看法？”
这个问题在樊鹏越给他的数据中没有分析答案，也就说目前分析结果没有做出来。
如果想要知道的话，直接询问实验主导负责人是最快的。
宋文柏思索了一下，开口道：“按照我的推测，这应该是粘接剂这类元素掺杂对铜碳银复合材料的影响，粘接剂的电子掺杂会导致它的晶格系数发生了变化。”
“我之前在武理大学的时候研究过空穴掺杂对电子结构的影响，在外压下体系下，磁性受强关联体系电子的多体效应而被逐渐抑制。”
“这可能就是温度降低到50K以下后，零电阻温度随X增大而减小，且在结构相变点没有突变的原因。”
听着宋文柏的解释，徐川手指在桌面上的有一搭没一搭的敲着，脑海中陷入了沉思。
空穴掺杂对电子结构和晶格系数的影响吗？
如果他没有记错的话，在上辈子对铜碳银复合超导材料的研究时，他一开始研究的并不是铜碳银复合材料，而是氧化铜银纳米材料。
因为氧化材料是公认最有希望突破高温超导限制的。
后面他之所以将氧更换成碳，其实是因为一场阴差阳错的实验事故导致的。
而氧化物超导体之所以成为主流，不仅仅是因为它们能打破超低温超导的限制，更是因为铜氧化物高温超导体还表现出了很多奇异的性质。
比如其超导相具有d—波配对对称性，这与常规超导体的s—波对称性不同；
再如其母体材料具有反铁磁Mott绝缘相，而在欠掺杂区域存在赝能隙以及费米弧等现象。
在今天，宋文柏的话带给了他一丝新的灵感，他之前一直没有想通的关键或许能得到答案。
如果将原本的氧化铜银纳米材料视作超导体的话，或许意外掺杂进原本材料中的碳可能就打破Tc临界温度的关键了。
或许，他能找到铜氧化物高温超导体超导形成机制。
如果能成功，这对于高温超导材料来说，绝对是一个有史以来最大的突破！
而且有了这套理论，他就能顺理成章的以最快的速度将超导材料研发出来了。
只不过现在他还需要更多的数据和信息，来验证他心中的想法！
PS：补昨天的第二章，求月票
(本章完)
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摸索出超低温超导铜碳银复合材料的研究员叫‘宋文柏’，是从武理大学那边挖过来的一名教授，之前主要研究领域是材料化学。
这次这位宋教授能摸索到超低温超导材料，半分靠经验，半分靠运气。
他并没有走传统材料学的粉末冶金法，也没有走研究超导体材料常用的高温高压合成法来研究铜碳银复合超导材料，而是取用了纳米材料制备和分子修饰的发展路线。
他先通过纳米手段制备铜碳银复合材料，然后再通过气相沉积的方式来对细微的原子结构进行操控调整。
和常规制备铜碳银复合材料的粉末冶金法相比，这种新手段解决了铜和碳的界面结合不牢，复合材料中存在大量孔洞的问题。
而相对于高温高压的超导体研究手法来说，也避免了铜原子与碳原子即使在高温下不发生反应，润湿性极差的缺点。
不得不说，在材料研究领域能够在国内大学排到前五的武理大学，还是有些本事的。
一名中等偏上，不算顶尖的材料化学方面的教授，在构思新材料的研发方面，有着充足的经验和应对手段。
若要说缺点的话，那就是在二维薄膜沉积的过程中，使用了粘结剂，即便是只是微量的粘接剂这在一定程度上破坏了铜碳银复合材料本身的纯粹性。
这不仅意味着它需要更低的温度，才能使得这种薄膜材料达到超导能隙。也意味着材料本身的性能大幅度降低。
“有点意思，打个电话给这位宋教授，问问他现在有时间没有，如果有的话，请他过来一趟，我有点问题想咨询一下他。”
翻阅完电脑中的资料后，徐川感兴趣的抬起了头，手指在桌上轻轻的敲了敲，朝着樊鹏越说道。
老实来，这份超低温超导铜碳银复合材料本身的价值，其实并不是那么大。
首先这位宋教授研究出来的材料是二维薄膜结构，要将其加工成导线或者其他形状的超导材料难度还很大。
其次是在43.5K（大约-230摄氏度）的温度下做到超导，外面其实早就已经有了。
比如CERN的大型强粒子对撞机.
对粒子进行加速需要超强的磁场，而强磁场需要超导材料才能做到极限。
LHC粒子对撞机使用的就是铌锡合金，通过液氦进行冷却后，这种材料已经做到了能在常压环境中超导，且能批量生产。
而抛开低温超导来说，高温超导其实也早有研究。
早在1987年的时候，华国、米国、小岛国等国家的科学家就都发现‘钡－钇－铜氧化物’处于液氮温区具备了Tc，从而有了超导电性。
（Tc指的是临界温度，是材料从正常态转变为超导态的温度。比如水银，当温度稍低于4.2K时，汞的电阻突然消失，表现出超导状态，所以水银的Tc是4.2K，约零下268.95摄氏度。）
但受限于铜氧化物超导体像很脆的陶瓷材料，你无法把它们拉成细线，再加上制造成本很高，稍有杂质污染即失效等问题，高温超导一直无法应用于工业上。
所以单单是43.5K的温度超导，并没有什么太大的实用价值。
它不仅需要液氦冷冻才能超导，还没法工业化生产。
不过，他在这份资料中找到了一些很有意思的东西。
如果能弄清楚的话，说不定能从另一个角度解释一下高温超导材料的超导基理。
要知道超导材料的高温超导基理，别说是现在的2020年初了，就是再过十几年，在后世都没有找到真正的解释。
哪怕是他在后世研究出来了常温超导材料，也没能做到解释常温高温超导体存在的原因。
如果是在其他领域，这几乎是一件不可能或者说极难的事情。
理论未成型，实际成果又如何能做出来？
但在材料学领域，没有理论却实验碰巧撞出来成果再普通不过了。
如今社会上使用的很多材料，其实都是先有成果，而后再研究成果获得理论的。
如果能解释清楚高温超温超导材料的超导基理，这对于超导材料的发展来说，绝对是一个巨大的提升。
樊鹏越点了点头，从口袋中摸出手机打了个电话，询问了一下后挂断了电话。
没等多久，会议室外，敲门声响起。
徐川开口道：“请进。”
随即，大门推开，一名带着金边眼镜的中年男子走了进来。
“樊总，您找我？”
宋文柏走进来询问道，目光却落到了坐在办公桌边的徐川身上。
熟悉的身影让他不由自主的愣了一下，半疑半信的开口问道：“您是徐院士？”
当初川海材料研究所挖他的时候，他就知道这家实验室背后的真正主人是那位大名鼎鼎的徐川徐教授。
他认出来了徐川，但是又有点怀疑是不是真的。
因为从入职到现在，别说他了，川海材料研究所大部分的人都没有见到过这位真正的老板。
所以这会即便是看到了真人，都有些怀疑自己是不是看错了。
对面，樊鹏越看向徐川，笑着说道：“你说你，甩手掌柜做久了，公司员工都不认识伱了。”
徐川没理会樊鹏越，他冲宋柏笑了笑，开口道：“是我。宋教授请坐，这次找你过来，主要是有些问题想要咨询一下。”
宋文柏快步走了过来，带着些紧张的问道：“您说。”
虽说他年龄要远大于眼前这位，但两人之间无论是学识还是地位，都相差极大。
院士级别的巨佬，整个武理大学也就四位，他虽然见过，也交流过，但这种院士巨佬成为他的顶头上司的，还是第一次。
而且这还是在私企，并非在学校中，领导的对于下属的权利就更大了，给他到来的压力也更大。
当然，如果把握好了机会，特别是川海材料研究所这种刚刚开始扩建的，以后的路会很光明的。
他今年已经快五十了，再加上本身的学术水平就摆在那里，虽然不弱，但也不顶尖，所以在武理那边晋升的前途差不多已经到顶了。
而换个新环境，说不定能走的更远一点。这也是他能够被挖过来的原因，不仅仅是钱，还有晋升的希望。
徐川也没太在意这些东西，他将办公桌上的电脑连上了虚拟投影，打开了超低温超导铜碳银复合材料的研究数据。
“关于你研究出来超低温超导铜碳银复合材料，我有一些问题想要咨询一下。”
“首先是关于x射线衍射分析数据，通过X射线研究，样品在x≈0.04时存在一个从正交晶到四方晶的结构相变过程，原胞体积随铜的组分增加而变大。”
“而R-T曲线测量得到零电阻温度，会随铜组分的增加迅速下降，直到降低到50K温度以下后，零电阻温度随X增大而减小，且在结构相变点没有突变。”
“关于这点，你有什么看法？”
这个问题在樊鹏越给他的数据中没有分析答案，也就说目前分析结果没有做出来。
如果想要知道的话，直接询问实验主导负责人是最快的。
宋文柏思索了一下，开口道：“按照我的推测，这应该是粘接剂这类元素掺杂对铜碳银复合材料的影响，粘接剂的电子掺杂会导致它的晶格系数发生了变化。”
“我之前在武理大学的时候研究过空穴掺杂对电子结构的影响，在外压下体系下，磁性受强关联体系电子的多体效应而被逐渐抑制。”
“这可能就是温度降低到50K以下后，零电阻温度随X增大而减小，且在结构相变点没有突变的原因。”
听着宋文柏的解释，徐川手指在桌面上的有一搭没一搭的敲着，脑海中陷入了沉思。
空穴掺杂对电子结构和晶格系数的影响吗？
如果他没有记错的话，在上辈子对铜碳银复合超导材料的研究时，他一开始研究的并不是铜碳银复合材料，而是氧化铜银纳米材料。
因为氧化材料是公认最有希望突破高温超导限制的。
后面他之所以将氧更换成碳，其实是因为一场阴差阳错的实验事故导致的。
而氧化物超导体之所以成为主流，不仅仅是因为它们能打破超低温超导的限制，更是因为铜氧化物高温超导体还表现出了很多奇异的性质。
比如其超导相具有d—波配对对称性，这与常规超导体的s—波对称性不同；
再如其母体材料具有反铁磁Mott绝缘相，而在欠掺杂区域存在赝能隙以及费米弧等现象。
在今天，宋文柏的话带给了他一丝新的灵感，他之前一直没有想通的关键或许能得到答案。
如果将原本的氧化铜银纳米材料视作超导体的话，或许意外掺杂进原本材料中的碳可能就打破Tc临界温度的关键了。
或许，他能找到铜氧化物高温超导体超导形成机制。
如果能成功，这对于高温超导材料来说，绝对是一个有史以来最大的突破！
而且有了这套理论，他就能顺理成章的以最快的速度将超导材料研发出来了。
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