Глава 339. Поиск механизма высокотемпературной сверхпроводимости •
В конференц-зале Сюй Чуань взял ноутбук у Фань Пэнъюэ и просмотрел данные в нём.
Исследователя, который нашёл низкотемпературный сверхпроводящий медно-углеродно-серебряный композитный материал, звали Сун Вэньбо, он был профессором, перешедшим из Уханьского технологического университета, и ранее его основной областью исследований была химия материалов.
То, что профессор Сун смог найти низкотемпературный сверхпроводящий материал, наполовину зависело от опыта, а наполовину от удачи.
Он не пошёл по традиционному пути порошковой металлургии в материаловедении и не использовал распространённый метод высокотемпературного синтеза под высоким давлением для исследования медно-углеродно-серебряного композитного сверхпроводящего материала, а выбрал путь развития наноматериалов и молекулярной модификации.
Сначала он изготовил медно-углеродно-серебряный композитный материал с помощью нанотехнологий, а затем использовал метод осаждения из паровой фазы для управления и регулировки тонкой атомной структуры.
По сравнению с традиционным методом порошковой металлургии для изготовления медно-углеродно-серебряного композитного материала, этот новый метод решил проблему непрочного соединения меди и углерода и наличия большого количества пор в композитном материале.
А по сравнению с методом исследования сверхпроводников при высоких температурах и давлениях, он также позволил избежать недостатка, заключающегося в том, что атомы меди и атомы углерода не вступают в реакцию даже при высоких температурах и обладают крайне плохой смачиваемостью.
Надо сказать, что Уханьский технологический университет, который входит в пятёрку лучших университетов страны в области исследований материалов, всё-таки имеет определённые способности.
Профессор химии материалов среднего уровня, не самый лучший, имеет достаточный опыт и методы работы в области разработки новых материалов.
Если говорить о недостатках, то в процессе осаждения двумерной плёнки использовался связующий агент, и даже небольшое количество связующего агента в определённой степени нарушило чистоту самого медно-углеродно-серебряного композитного материала.
Это не только означает, что ему требуется более низкая температура, чтобы этот плёночный материал достиг сверхпроводящей щели. Это также означает, что характеристики самого материала значительно снижены.
"Довольно интересно, позвони профессору Суну и спроси, есть ли у него сейчас время, если есть, то пригласи его сюда, у меня есть несколько вопросов, которые я хотел бы задать ему".
Просмотрев данные в компьютере, Сюй Чуань с интересом поднял голову, постучал пальцами по столу и сказал Фань Пэнъюэ.
Честно говоря, ценность самого этого низкотемпературного сверхпроводящего медно-углеродно-серебряного композитного материала на самом деле не так уж и велика.
Во-первых, материал, разработанный профессором Суном, имеет структуру двумерной плёнки, и его ещё очень сложно переработать в провод или другую форму сверхпроводящего материала.
Во-вторых, сверхпроводимость при температуре 43,5 К (около -230 градусов Цельсия) уже давно достигнута за рубежом.
Например, Большой адронный коллайдер ЦЕРН.
Для ускорения частиц требуется сверхсильное магнитное поле, а сильное магнитное поле может быть достигнуто только с помощью сверхпроводящих материалов.
В БАК ЦЕРН используется ниобий-оловянный сплав, который после охлаждения жидким гелием уже может быть сверхпроводящим в условиях нормального давления и может производиться серийно.
А если отбросить низкотемпературную сверхпроводимость, то высокотемпературная сверхпроводимость на самом деле тоже давно исследуется.
Ещё в 1987 году учёные из Китая, США, Японии и других стран обнаружили, что "барий-иттрий-оксид меди" находится в зоне температур жидкого азота и имеет Tc, что обеспечивает сверхпроводимость.
(Tc означает критическую температуру, это температура, при которой материал переходит из нормального состояния в сверхпроводящее. Например, ртуть, когда температура чуть ниже 4,2 К, сопротивление ртути внезапно исчезает, проявляя сверхпроводящее состояние, поэтому Tc ртути составляет 4,2 К, около минус 268,95 градусов Цельсия).
Но из-за того, что медно-оксидные сверхпроводники похожи на очень хрупкие керамические материалы, их нельзя вытянуть в тонкие нити, а также из-за высокой стоимости производства и неэффективности при малейшем загрязнении примесями, высокотемпературная сверхпроводимость не может быть применена в промышленности.
Поэтому сверхпроводимость при температуре 43,5 К сама по себе не имеет большой практической ценности.
Она не только требует замораживания жидким гелием для сверхпроводимости, но и не может быть промышленно произведена.
Однако в этом документе он нашёл кое-что очень интересное.
Если удастся разобраться, то, возможно, удастся объяснить механизм сверхпроводимости высокотемпературных сверхпроводящих материалов с другой точки зрения.
Нужно понимать, что механизм высокотемпературной сверхпроводимости сверхпроводящих материалов, не говоря уже о нынешнем начале 2020 года, даже спустя более десяти лет, в будущем, не был по-настоящему объяснён.
Даже если он в прошлой жизни разработал комнатно-температурный сверхпроводящий материал, он не смог объяснить причину существования комнатно-температурных и высокотемпературных сверхпроводников.
Если бы это было в другой области, то это было бы почти невозможно или крайне сложно.
Теория не сформирована, как же можно получить практические результаты?
Но в области материаловедения нет ничего необычного в том, что результаты получаются случайно, без теории.
Многие материалы, используемые в современном обществе, на самом деле сначала были получены в результате экспериментов, а затем была разработана теория, объясняющая эти результаты.
Если удастся объяснить механизм сверхпроводимости высокотемпературных и сверхнизкотемпературных сверхпроводящих материалов, то это, безусловно, станет огромным шагом вперёд в развитии сверхпроводящих материалов.
Фань Пэнъюэ кивнул, достал из кармана мобильный телефон, позвонил, спросил, а затем повесил трубку.
Вскоре после этого в дверь конференц-зала постучали.
Сюй Чуань сказал: "Войдите".
Затем дверь открылась, и вошёл мужчина средних лет в очках в золотой оправе.
- спросил Сун Вэньбо, войдя, но его взгляд остановился на Сюй Чуане, сидевшем за столом.
Знакомая фигура заставила его невольно замереть, он спросил с сомнением: "Вы академик Сюй?" Когда Институт материалов Чуаньхай переманивал его, он знал, что настоящим владельцем этой лаборатории является знаменитый профессор Сюй Чуань.
Он узнал Сюй Чуаня, но немного сомневался, действительно ли это он.
Потому что с момента поступления на работу, не говоря уже о нём, большинство сотрудников Института материалов Чуаньхай не видели этого настоящего босса.
Поэтому даже увидев его вживую, он немного сомневался, не ошибся ли он.
Напротив, Фань Пэнъюэ посмотрел на Сюй Чуаня и с улыбкой сказал: "Ты слишком долго был безответственным руководителем, сотрудники компании тебя уже не узнают".
Сюй Чуань не обратил внимания на Фань Пэнъюэ, он улыбнулся Сун Вэньбо и сказал: "Это я. Профессор Сун, присаживайтесь, я пригласил вас сюда, потому что у меня есть несколько вопросов, которые я хотел бы задать вам".
Сун Вэньбо быстро подошёл и с некоторым волнением сказал: "Говорите".
Хотя он был намного старше человека, стоящего перед ним, но между ними была огромная разница как в знаниях, так и в статусе.
Академиков уровня гигантов во всём Уханьском технологическом университете всего четверо, он их видел и общался с ними, но впервые такой академик-гигант стал его непосредственным начальником.
И к тому же это было в частной компании, а не в университете, где у руководства ещё больше власти над подчинёнными, что ещё больше давило на него.
Конечно, если правильно воспользоваться возможностью, особенно в Институте материалов Чуаньхай, который только начал расширяться, то будущее будет очень светлым.
Ему уже почти пятьдесят лет, к тому же его академический уровень невысок, хотя он и не слабый, но и не лучший, поэтому его перспективы продвижения в Уханьском технологическом университете почти исчерпаны.
А в новой обстановке, возможно, он сможет продвинуться дальше. Это и было причиной, по которой его смогли переманить, не только деньги, но и надежда на продвижение.
Сюй Чуань не обратил на это особого внимания, он подключил компьютер на столе к виртуальному проектору и открыл данные исследований низкотемпературного сверхпроводящего медно-углеродно-серебряного композитного материала.
"У меня есть несколько вопросов по поводу разработанного вами низкотемпературного сверхпроводящего медно-углеродно-серебряного композитного материала".
"Во-первых, что касается данных рентгеноструктурного анализа, при исследовании с помощью рентгеновских лучей в образце при x≈0,04 происходит структурный фазовый переход от орторомбической кристаллической решётки к тетрагональной, а объём элементарной ячейки увеличивается с увеличением содержания меди".
"А измерение кривой R-T показывает, что температура нулевого сопротивления быстро снижается с увеличением содержания меди, пока не опустится ниже 50 К, после чего температура нулевого сопротивления уменьшается с увеличением x, и в точке структурного фазового перехода нет скачка".
"Что вы думаете по этому поводу?"
В данных, которые ему дал Фань Пэнъюэ, не было анализа этого вопроса, то есть на данный момент анализ результатов не был проведён.
Если нужно узнать, то самый быстрый способ - это спросить непосредственно у руководителя эксперимента.
Сун Вэньбо задумался и сказал: "По моим предположениям, это влияние примесей, таких как связующий агент, на медно-углеродно-серебряный композитный материал, электронное легирование связующего агента приводит к изменению его параметра решётки".
"Я ранее в Уханьском технологическом университете исследовал влияние дырочного легирования на электронную структуру, в системе под внешним давлением магнетизм подавляется многочастичными эффектами электронов сильно коррелированной системы".
"Возможно, именно поэтому температура нулевого сопротивления уменьшается с увеличением x после того, как температура опускается ниже 50 К, и в точке структурного фазового перехода нет скачка".
Слушая объяснения Сун Вэньбо, Сюй Чуань постукивал пальцами по столу, погрузившись в размышления.
Влияние дырочного легирования на электронную структуру и параметр решётки?
Если он не ошибался, то в прошлой жизни при исследовании медно-углеродно-серебряного композитного сверхпроводящего материала он сначала исследовал не медно-углеродно-серебряный композитный материал, а наноматериал из оксида меди и серебра.
Потому что оксидные материалы общепризнанно считаются наиболее перспективными для преодоления ограничений высокотемпературной сверхпроводимости.
Причиной, по которой он позже заменил кислород на углерод, на самом деле был несчастный случай в лаборатории.
А оксидные сверхпроводники стали мейнстримом не только потому, что они могут преодолеть ограничения сверхнизкотемпературной сверхпроводимости, но и потому, что медно-оксидные высокотемпературные сверхпроводники также проявляют много необычных свойств.
Например, их сверхпроводящая фаза имеет d-волновую симметрию спаривания, которая отличается от s-волновой симметрии обычных сверхпроводников;
Другой пример: их исходный материал имеет антиферромагнитную фазу Мотта-изолятора, а в области недостаточного легирования существуют явления псевдощели и ферми-дуги.
Сегодня слова Сун Вэньбо дали ему новую идею, возможно, он сможет получить ответ на ключевой вопрос, который он ранее не мог понять.
Если рассматривать исходный наноматериал из оксида меди и серебра как сверхпроводник, то, возможно, углерод, случайно попавший в исходный материал, и является ключом к преодолению критической температуры Tc.
Возможно, он сможет найти механизм образования сверхпроводимости медно-оксидных высокотемпературных сверхпроводников.
Если это удастся, то это, безусловно, станет самым большим прорывом в истории высокотемпературных сверхпроводящих материалов!
И с этой теорией он сможет естественным образом разработать сверхпроводящий материал в кратчайшие сроки.
Вот только сейчас ему нужно больше данных и информации, чтобы проверить свои идеи!