Глава 441. Досрочный выход •
Услышав о такой странной ситуации моделирования, Сюй Чуань тоже был немного удивлен.
Сверхпроводящие явления то работают, то нет, хотя это всего лишь моделирование, а не окончательный результат эксперимента, но это тоже может кое-что показать.
Особенно при тестировании материалов с помощью чистого моделирования данных, по сравнению с результатами эксперимента по воспроизведению, оно может исключить некоторые дополнительные факторы помех, и в некотором смысле оно более чистое и репрезентативное.
"Интересно."
Потерев подбородок и немного подумав, Сюй Чуань пробормотал себе под нос, а затем поднял голову и сказал: "Отправьте мне полный пакет данных моделирования, я посмотрю."
С его математическими способностями и знаниями в области материалов, возможно, у него есть шанс найти что-то в этих данных.
Но, честно говоря, хотя он очень надеется, что этот сверхпроводящий материал kl-66 при комнатной температуре - это неизведанный путь, он не возлагает на него больших надежд.
Если не говорить о его пути синтеза и материалах, название kl-66 - "модифицированная кристаллическая структура свинцового апатита", по сути, это свинцовый апатит, легированный медью.
Хотя для синтеза требуется температура более девятисот градусов, в природе медь и свинцовый апатит встречаются вместе, и температура более девятисот градусов - это несложно.
Если бы этот материал действительно обладал сверхпроводимостью, то за последние миллиарды лет геологической активности люди, скорее всего, смогли бы найти его в природе.
Но наука развивалась до сих пор, и хотя нельзя сказать, что все виды минералов на Земле были обнаружены, по крайней мере, девяносто девять процентов минералов были исследованы, но этот материал не был найден.
Помимо этого, есть еще один ключевой момент, который в определенной степени усугубляет его не очень оптимистичное отношение.
Так называемая "модифицированная кристаллическая структура свинцового апатита kl-66", судя по двум статьям на arxiv, основная технология заключается в использовании cucu2+ для замены pb22+, что вызывает небольшую деформацию кристаллической структуры, в результате чего объем уменьшается на 0,48%, благодаря чему на границе раздела свинцовых ионов и фосфата создается сверхпроводящий квантовый колодец, и этот материал kl-66 приобретает сверхпроводимость.
Но, исходя из его многолетнего опыта изучения материаловедения, эта замена не должна приводить к сверхпроводимости.
Во-первых, атомы свинца и меди имеют очень похожую электронную структуру, и замена части атомов свинца атомами меди не должна оказывать большого влияния на электрические свойства материала.
Во-вторых, если он не ошибается, хотя замена свинца медью возможна, теоретически, энергия, необходимая для достижения этой цели, довольно высока с точки зрения термодинамики.
Конкретное значение еще предстоит рассчитать, но теоретически, это точно не то, чего можно достичь, нагревая при температуре 900 градусов в течение десяти с лишним часов.
Запросив данные по kl-66 и данные моделирования, Сюй Чуань начал расчеты в своем кабинете.
Хотя с помощью чисто математических расчетов невозможно определить, является ли этот материал kl-66 сверхпроводником при комнатной температуре, но с помощью расчета энергии образования атомов, фононного спектра, модели сильной связи и других методов, можно сделать приблизительный вывод.
【e5 = ef -[(no– 1)/no]* ei】
【Установить переменную cu равной 3.615, размерность единицы металла 3, границы.】
【Рассчитать все pe/atom для проекта, рассчитать все уменьшенные суммы c_eng для проекта】
【Рассчитать количество атомов.】
Сравнивая основные данные статьи о kl-66 и некоторые данные, полученные с помощью моделирования, Сюй Чуань использовал программное обеспечение Института материалов Чуаньхай для переписывания модели.
Это одна из основ вычислительного материаловедения, для него это несложно.
Потратив некоторое время, Сюй Чуань поместил переработанный "пакет" в программное обеспечение и запустил его.
Подождав около десяти минут, появились результаты.
【cupb(cu)：△ef(ev)max=16.3mev、△ef(ev)min=12.6mev】
【cupb(cu3p)：△ef(ev)max=16.1mev、△ef(ev)min=12.1mev】
【cupb(cus)1】
Глядя на результаты вычислений, Сюй Чуань покачал головой.
Судя по результатам расчета энергии образования, в процессе образования материала kl-66, энергия, необходимая для замены свинца атомами меди, составляет максимум 16,3 мэВ и минимум 12,6 мэВ.
Даже для сульфида меди требуется минимум 8,7 мэВ энергии.
Этот результат крайне неблагоприятен для синтеза этого сверхпроводника kl-66 при комнатной температуре.
И, согласно южнокорейской стороне, основная технология kl-66 заключается в использовании cucu2+ для замены pb22+, что вызывает небольшую деформацию кристаллической структуры.
А судя по расчету энергии образования, первый шаг уже невозможен. Замена невозможна, не говоря уже о деформации кристаллической структуры.
Покачав головой, Сюй Чуань еще раз провел вычисления, убедился, что результаты верны, и провел расчет с нуля для данных гамильтониана взаимодействия и фононного спектра материала kl-66.
Результаты расчета фононного спектра показали, что в структуре материала kl-66, как нелегированной, так и легированной медью, существуют мнимые фононные моды, что указывает на нестабильность структуры и дополнительно подтверждает результаты расчета энергии образования.
А гамильтониан взаимодействия, в материале kl-66, cu образует плоскую область высокой плотности на уровне Ферми. А квантовая геометрия показывает, что эта область является сильно локализованным состоянием, которое не способствует образованию сверхпроводимости и с большей вероятностью приводит к магнетизму.
"Магнетизм, интересно, может быть, эта штука - сильный магнитный материал?"
Глядя на результаты вычислений, Сюй Чуань задумался.
То, что kl-66 не является сверхпроводником при комнатной температуре, а является сильным магнитным материалом, вполне возможно.
Напротив, судя по результатам расчета энергии образования, гамильтониана и фононного спектра, вероятность того, что это сильный магнитный материал, довольно высока.
И сильные магнитные материалы также могут проявлять свойства полумагнитной левитации, показанные в статье и видео, опубликованном южнокорейской стороной.
Но надо сказать, что это событие вызвало немало шума в Интернете.
На следующий день, когда Сюй Чуань читал лекцию, во время обычной сессии вопросов и ответов после лекции один из студентов спросил об этом.
"Профессор, вы знаете о сверхпроводящем материале kl-66 при комнатной температуре, который в последнее время очень популярен в Южной Корее? Это правда? Что вы думаете?"
Сюй Чуань улыбнулся и пошутил: "Я? Конечно, я сижу и смотрю."
Услышав это, аудитория разразилась смехом.
Сюй Чуань прочистил горло, кашлянул и продолжил: "Что касается сверхпроводящего материала kl-66 при комнатной температуре, то я действительно уже знаю об этом. Но пока не появятся результаты эксперимента по воспроизведению, я не могу дать определенного ответа."
"Если это действительно сверхпроводник при комнатной температуре, то для человечества это, безусловно, один из самых славных моментов в истории, и человек, исследовавший и изобретший этот материал, несомненно, получит Нобелевскую премию."
"И материаловедение претерпит большие изменения. Его метод синтеза побудит нас обратить внимание на области, которые ранее игнорировались и от которых отказывались."
"Это также означает, что в предыдущей области материалов мы, несомненно, прошли много окольных путей. Возможно, некоторые материалы с очень высокими характеристиками можно синтезировать более простым способом."
Услышав это, в аудитории сразу же раздался вопрос студента: "Профессор, как вы думаете, удалось ли им это сделать?"
Услышав этот вопрос, Сюй Чуань подумал и сказал: "Если бы вы задали мне этот вопрос вчера, я бы, наверное, сказал вам, что я тоже не знаю. Ведь на такие вопросы обычно можно ответить только после получения результатов эксперимента по воспроизведению."
"Но сегодня я могу поговорить с вами об этом."
Услышав этот ответ, в аудитории сразу же навострили уши, и даже многие студенты достали свои телефоны и начали записывать видео.
Сюй Чуань увидел это, но не обратил особого внимания и продолжил: "После того, как я узнал о материале kl-66 два дня назад, Институт материалов Чуаньхай, который находится в моем ведении, уже проводит эксперимент по воспроизведению."
"И из-за интереса, а также потому, что расчеты химических материалов - это область, в которой я довольно силен, я сделал некоторые расчеты на основе некоторых данных, представленных в статье на arxiv."
"Основываясь на моделировании расчета материалов kl-66 по энергии образования, гамильтониану и фононному спектру, я склоняюсь к тому, что этот материал, вероятно, является сильным магнитным материалом."
"Во-первых, расчет энергии образования, судя по результатам расчета, для замены атомов свинца в материале kl-66 атомами cu требуется энергия не менее 10 мэВ."
".Поэтому в целом я склоняюсь к тому, что это, вероятно, сильный магнитный материал, а не сверхпроводник при комнатной температуре."
"Конечно, это не утвердительный ответ, а лишь некоторые предположения, основанные на моих экспериментах и расчетах."
"В настоящее время Институт материалов Чуаньхай, который находится в моем ведении, уже занимается этим экспериментом по воспроизведению, и ожидается, что послезавтра выйдут первая-третья партии воспроизведенного материала kl-66, и тогда он будет протестирован, чтобы проверить, обладает ли он сверхпроводящими свойствами."
"Что касается того, является ли kl-66 сверхпроводником при комнатной температуре или чем-то другим, все это можно будет узнать только после последующих экспериментов по воспроизведению."
Слегка помолчав, он продолжил: "Кроме того, завтра я соберу все эти данные расчетов, напишу статью и отправлю ее на arxiv, если кому-то из студентов интересно, можете посмотреть."
"Там есть некоторые из моих оригинальных математических расчетов материалов, это довольно интересно."
"Позже я открою курс математики вычислительного материаловедения, специально посвященный этому, если кому-то из студентов интересно, можете записаться."