110年了,室溫超導為何還沒有突破?這篇文章終於解開了相關研究答案

2020年10月14日,一篇關於室溫超導的論文登上了《自然》(Nature)封面,引發轟動。論文顯示,研究人員觀察到一種氫化物材料在超高壓下產生了室溫超導現象,實現溫度在15攝氏度左右。

多位同行對於這一發現給予了高度評價,認為這是人類第一次發現室溫超導現象,是 “一個里程碑”。亦有專家表示,該實驗仍是在約3/4地心壓力的超高壓條件下實現,實際應用意義不大,而研究本身創新性亦不強。

距離人們第一次發現超導現象,已經過去110年了,為什麼一直都沒有在室溫超導材料方面有所突破呢?

110年了,室溫超導為何還沒有突破?這篇文章終於解開了相關研究答案

圖|羅切斯特大學 Ranga Dias 實驗室展示了用於製造室溫超導體的裝置,包括鑽石砧盒(藍盒)和鐳射陣列(來源:University of Rochester)

最近,即使羅切斯特大學蘭加·迪亞斯團隊首次發現了室溫超導現象,但也找不到理論依據,這是為什麼呢?究其原因,應該是人們還未找到真正的超導微觀物理機制。

其實早在2004年的時候,中國自由學者劉敦鈺便在其所著的《尋找自然的終極解釋》書中,提出了一種全新的“簡併相超導理論”,或稱“簡併態超導理論”。

根據這一理論研究發現了新的超導微觀物理機制,即在超導態下“超導自由電子氣”與“簡併正離子晶格”相對分離,不發生任何碰撞。或者,在超導態下,超導體記憶體在簡併態超導電子通道或簡併態負離子通道,超導電子透過簡併態超導電子通道或簡併態負離子通道時,不會與正離子發生任何碰撞。這一機制幾乎可以解釋已知的超導現象,如:零電阻現象、交流電下電阻不為零現象、原子的凝聚態現象、臨界溫度、臨界磁場、臨界電流、邁斯納效應(超導體完全抗磁性)、倫敦方程、第一類超導體和第二類超導體、常規超導體與非常規超導等。

110年了,室溫超導為何還沒有突破?這篇文章終於解開了相關研究答案

圖|《尋找自然的終極解釋》劉敦鈺著(來源:網路)

研究還發現:低溫超導態和高溫超導態與室溫超導態的微觀機制是統一的;第一類超導體和第二類超導體的微觀機制是統一的;用降溫的方法和用加壓的方法使常態變為超導態的微觀機制是統一的;超導態下(超導體)的超導電子與常態下(導體)的自由電子是統一的;先降溫後加磁場和先加磁場後降溫使常態達到超導態過程的微觀機制是統一的。

從這一微觀機制出發,解決了BCS理論疑問和困難;較好地解釋了超導0電阻性的實質和石墨烯低電阻率及具有超導電性的實質;很好地解釋了地球、木星和土星地磁場的來源,並解釋了“木星和土星反向磁場”以及“金星幾乎不存在地磁場”的科學之謎;也較好地解釋了太陽磁場來源及太陽黑子的產生的科學難題。還預言“簡併氫可能存在並具有超導電性”。

還根據該理論,劉敦鈺提出了室溫超導材料的研究方向和合成方法。比如,研究合成簡併陽離子晶體的方法,有可能合成“陽離子晶體”室溫(或常溫)超導材料;又比如,研究合理配置超導材料的內部結構,使其形成具有簡併態超導電子通道或簡併負離子通道的方法,也可能合成合金類、混合體類或化合物類室溫(或常溫)超導材料。

室溫超導,道阻且長,雖然已經翻過了一座大山,但還有諸多問題有待解決。對此,來自紐約羅切斯特大學的研究團隊也表示了他們研究的下一步:製造無需壓力、穩定的高溫超導體。

相信在未來的某一天,我國自由學者劉敦鈺提出的“簡併態超導理論”將會被徹底證實,成為室溫超導研究領域的里程碑,並被載入史冊。

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