判断不是拍脑袋拍出来的,是依据已有的超导材料研究进展情况作出的。
本文图标:早春樱花盛开
应该认为超导体是一种特殊的导体,超导电性是一种特殊的导电性。
所谓特殊。在于导电时没有电阻。依据常规导电机理,电阻产生的根源,对超导体产生超导电性可以有两种判断:(1),电子形成特殊状态,不受晶格振动散射,没有能量消耗,电阻为零。(2),晶格停止振动,晶格对电子不产生散射,没有能量消耗,电阻为零。
以前人们坚信是特殊的电子状态使电子不受晶格散射作用,探索超导机理,研究超导材料,作了大量工作,现在仍在这个方向不断研究。然而,从多种不同类型超导晶体材料发现,结构特征和超导电性关系可以看出,对应着不同超导转变温度,每类超导体具有特定的结构特征和晶格状态。可以解释为晶格振动为零在绝对零度以上不同温度实现。说明超导电性来自晶体结构和晶格状态,不是来自特殊电子状态。重大的“魔角实验”成功地证明了超晶格产生超导电性。
至于超导时产生的其它物理性能,可能也是因为在晶格停止振动同时产生的,与超导电性是並列关系,不是因果关系。
要超导首先要导电,一定要有电荷,绝大多数超导体为自由电子。現在又发现也可以是离子。这和普通导电是一致的。作为基本条件,这种参于导电的电荷在晶体空间分布可以是一维状态(线状),二维状态(平面网格),三维状态(三维立体网格)。
超导体的晶体结构和晶格状态必须不具有理想完善的三维周期性。请注意“是不具有理想完善的周期性“。应具有下述任一种特征:
(1),超晶格状态。成分调制,位置调制,微相调制…,超晶格与主晶格对抗、干扰、钉扎,影响晶格振动。在远高于绝对零度某一温度晶格振动为零,呈现超导。
(2),分晶格状态。同相不同轴共格生长。不同相晶格常数相等或相近共格生长,形戓晶畴,呈现分晶格状态。畴界间在不被“拉断”情况下,相互作用越强烈对晶格振动影响越大,有利于提高超导转变温度。
(3)层状结构。一个三维结构晶体,有的是“真”三维,如NaCl.晶体。有的是“假”三维,实为“原子片”或“分子片”的二维晶格,作第三方向周期性堆垛,即周期性平移,如MgB2。通常人们称为二维晶体或层状结构。结构中含两种,三种,甚至更多种二维晶格分子或原子“片”,除二维晶格相同外,结构成分完全不同,物理化学性质不同,对温度、压力反应互不协同,在温度或压力作用下,产生结构调整。晶格振动对抗、干扰、钉扎。在一定温度下呈现超导电性。
(4),“框架”填隙结构。某种原子或分子形成晶体结构“框架”,有合适价态合适原子半径原子填入 “框架”结构间隙。在温度、压力变化时,二者变化动作互不协同。填隙原子成为“框架”结构晶格振动的干扰源,影响晶格振动。
(5),密集的多种晶体缺陷,如层错、位错和各种点缺陷钉扎晶格振动,使晶体在高于绝对零度停止晶格振动,呈现超导电性。
(6),上述两种或几种结构特征状态共同存在,综合影响晶格振动,呈现超导电性。
为了寻找新的超导材料,上述判断的结构特征值得考虑。(1),(2)判断应具有更高的超导转变温度。判断(3)应有较高的超导转变温度。有希望通过制得合适成分合适结构的超导体,使超导转变温度提得更高。
总体来说,如要提高超导转变温度,应遵循“水涨船高“规律,就要使具有这种结构特征的晶体成相温度越高越好。
从上述判断可以认为,制备常温超导体可能是比较困难的。但有前进的方向,要满足两点。一是材料自身的成相温度要高。二是形成(1),(2),(3)的结构特征。如能制出这种超导体,即使不能实现常温超导,也会不断向更高超导转变温度推进。
如果能由金属元素制取出超导体,又具有(1),(2),(3)的任一结构特征,就可能实现既有较高超导转变温度,又有很好的可加工特性。
以上发言作者已准备好被专家学者骂几句:胡说八道!然而也希望对制备超导材料和探索新超导材料的朋友活跃思路,有所启发,作者就会感到高兴和幸福!