冰在融化
每当我们踏入新的领域,总会被很多异域的新事物吸引,特别会关注那些惊奇的事物或现象。
目前研究的疑似室温超导的体系就是这样,发现者给出了超导证据,而复现则给出了不同现象,,伸直更多的新奇。很显然,只要是事实,都必须接受。如果脱离了事实,我们无法做出正确判断,混沌本身也是事实。
从技术上讲,当前的问题似乎在样品(复现人最关心的问题)。几乎每个复现小组都能得到正确的结构,大家一般认为是Cu的成份x不同,来自于不同的成份和工艺,甚至退火的气氛。但是,所有人都没有注意到,还有一个很大的变量,我们从来没有考虑过。
当铜氧化物发现的时候,我们没有意识到,掺杂浓度对超导的影响,谁先认识到这个问题,谁才是真正把握了新体系的人,不知道掺杂规律的人,不是真正做出超导的,可能只是碰巧。当时,搞金属和金属间化合物超导体的人,都不考虑掺杂,会在嘲笑铜氧化物研究者,为何会考虑掺杂这个问题,因为他们之前研究的体系,都是类金属态的体系,体系中自由电子足够多,不需要掺杂。
很显然,当时作为铜氧化物的新一派,正是因为,打破了掺杂的传统的思维,才取得了成功。而失败者,一直存在固定的思维,陷入被动,也是被动造成当时没有人敢碰掺杂半导体的原因。
随着铜氧化物体系的发现,人们开始放弃金属的思维,往具有适当载流子浓度的坏金属和半金属的思路方向去探索,逐步发展了C60和MgB2体系等,而后,又找到了铁基超导体,它就是考虑到了适当掺杂量的基本特点,预示,这个体系全面开花,甚至还拥有了囊获所有类型,从金属类到掺杂类超导体,达到了超导“铜器”时代的顶峰。 而今,历史又可能重演,作为铜器时代的我们,又有哪些固有思维呢?掺杂量似乎是一个最关键的问题(不是所有),也就是我们之前判断的Cu的x变量。如果找不到最佳浓度,按照铜氧化物超导体的规律,我们自然找不到超导,或者只能看到其他伴生现象。
但是,历史可能又愚弄了我们,现实并不是这样简单,或许我们有人看到了这个最佳浓度,因为,这么多人复现,并不可能没有一次碰到它。即使这样,我们从来没有看到一个似乎完整的,既有抗磁性又有零电阻现象的证据,多数只看到了其中的一个。
很显然,要么没有超导,要么就没有最佳掺杂量。但是,如果下这种结论,你恐怕就又陷入了一种新的固定思维模式,也就是铜器时代的最佳掺杂旧的思维。
其实,已开始我们就应该想到,这是一个全新的时代,如果存在室温超导,它必定与之前的铜氧化物不同,而且是从量到质的不同。这个变量就是来自温度,那么温度究竟有多么不同呢?原来是100K都几乎风毛菱角的体系,跑到了一个300-450K的温度区域,对载流子浓度难倒没有任何本质性的影响么?肯定不可能的!
世界上的粒子,分为两大类,一种是玻色子,如光子,一种是费米子,如电子。超导,我们讨论的就是电子的凝聚问题。
费米-狄拉克分布是电子的统计规律,这个规律也不是从哪个理论推出来的,而是费米和狄拉克观察出来的公式,假设出来的。
如果我们用水来比喻,无论哪种材料,其中的电子要么是固定在体系中的冰,要么是化掉的水。就像一个冰冻的矿泉水瓶子,把它拿出来之后,在室温的温度下,我们一般可以看到有一些融化的水和未融化的冰。费米-狄拉克分布就是在谈这个比例问题。
当然,之前如果温度在零下以下很低的温度,谁有可能想到融化问题呢,在室温条件下,有人会注意到一些细微的融化,也不会对它十分在意,但是如果到了接近一百度的,我们没有人怀疑它会全部融化,甚至开始汽化。
对于铜氧化物体系,相当于一个没有自由电子的体系,因此,只有掺杂通过原子替换,才会给出富裕的载流子。但是,迄今为止,还没有人想到,在室温的条件下,我们是不是已经有了足够的水,也就是可以支持超导的载流子浓度了呢?
当然,按照费米-狄拉克分布,不同体系的水的融化条件是不一样的,依赖于这个体系的能隙,也就是电子激发所需的能量,在西藏开水并不是沿海地区的100℃,而是80多度,因为那里气压低。因此,不同的材料,有的会融化的多,有的体系融化会小。但是,需要注意,如果在很低的温度,这个问题根本不需要讨论,但是,对于我们看到的新的体系,如果是一个特殊的小能隙的半导体,100K与400K进行比较,两者融化电子的数量比可能是10的7次方倍数。
考虑到如此高的比例,室温下的超导体系难倒只考虑掺杂浓度吗?
难倒我们从室温下开启测量超导,随着温度下降,载流子浓度仍然不变吗?零电阻一定看得见吗?
难倒我看到的低温下电阻率曲线显示的半导体,这个半导体在超高的室温下也是半导体吗?
难倒半导体到了超高温,不可以因为热激发成为可导电的吗?
难倒这个导电的体系不可以发生超导吗?
其实,目前实验数据已经足够多了,少的是我们的冷静思考,以及科学的整理和分析。室温超导体系一定有自己的特点,才会造成目前的混沌,混沌消失后,展露出来才是真正的世界。
还是那句话,所有的现象都是真实的,需要搞清楚有哪些基本现象,以及这些现象的本质联系,这不是一朝一夕的事,需要的坚持,更需要创新,没有创新就没有幸运,只是努力,就谈不上科研。
最后,也还不要忘记了,室温超导真正的问题不起表面现象,是电子配对配对强度因素,它究竟来自于什么地方?这是逃避不了的问题,它是真正室温超导的核心问题,也是铜氧化物和铁基超导体系,没有解决的问题。无论如何,现在都是解开这个历史谜团的最佳时机,因为,冰已经在融化! http://t.cn/R2LRiHj
