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首个室温超导体问世了，却在《中国高新科技》
作者:网站采编关键词:
摘要：自1911年首次发现材料的超导性，它就已成为凝聚态物理中的热点。近年来，高压下富氢材料的高温超导电性被多次报道，也曾有中国自由学者预言“简并氢可能存在并具有超导电性”。
自1911年首次发现材料的超导性，它就已成为凝聚态物理中的热点。近年来，高压下富氢材料的高温超导电性被多次报道，也曾有中国自由学者预言“简并氢可能存在并具有超导电性”。
2020年10月14日，美国罗切斯特大学的实验团队让超导转变温度突破了273K（约0℃）这个节点，实现了287K（约15℃）室温的含碳硫氢化合物超导。不出所料，该研究一举登上了《自然》封面。
据报道，该团队所做上述的实验尚未找到理论依据。于是在2021年1月，曾经预言“简并氢可能存在并具有超导电性”的中国学者刘敦钰，在《中国高新科技》杂志2021年第02期（总第86期）上，发表了一篇名为《“简并氢可能存在并具有超导电性”及室温超导体的实验研究》的论文。
该论文一经发表便引起了轰动，大家惊讶地发现简并相超导理论可以合理而科学地解释兰加·迪亚斯团队的实验，为该实验提供了理论依据。
该论文主要分为三大板块：“简并相超导理论”的提出、开发室温超导材料的研究方向和合成方法、“简并氢可能存在并具有超导电性”预言的提出。
1、关于“简并相超导理论”的提出
17年前（2004年），刘敦钰在其所著的《寻找自然的终极解释》书中，提出了一种全新的“简并相超导理论”，或称“简并态超导理论”。
根据经典物理学，如果改变压强或温度之类的参数，物质从一种相转变为另一种相的过程，物质系统中物理、化学性质完全相同，与其他部分具有明显分界面的均匀部分称为相。
如果我们规定加热、减压为顺过程，即从固相→液相→气相→等离子相的转变过程，那么其逆过程则为冷却、加压的过程，即从等离子相→气相→液相→固相的转变过程。
为此，人们把物质态分为四大相：固相、液相、气相、等离子相，或者称为：固态、液态、气态、等离子态。
除了这四种物质态外，还具有第五种物质态(或第五相)吗?
根据相变原理、泡利不相容原理、能量最低原理和洪特规则及量子力学分析，发现了第五相（或第五态），即：简并相（或称简并态）。
所谓简并相，即是：如果将单质金属晶体的温度降低后，根据量子力学的电子跃迁理论（或热力学的热胀冷缩原理），金属半径rm也应随之减小，当金属半径rm减小到原子实半径rs（或是已被电子填满的最外层原子轨道的半径，下同）时，不管温度再降低金属半径的最小值也只能等于原子实半径。因此，能使单质金属晶体的金属半径达到最小值时的温度就是临界温度TC，这个最小值等于原子实半径。在金属晶体中正离子（即原子实）的原子轨道已被原子实的核外电子全充满，这时，金属晶格内正离子（即原子实）之间处于简并态。根据泡利不相容原理，在金属晶格中处于简并态的正离子之间的原子（或分子）轨道就不可能再充填电子，或者说处于简并态的金属原子实之间靠得很近很近，可视为没有任何空隙再容纳自由电子。这时，金属晶体中的价电子（自由电子）就被金属晶格内的正离子（即原子实）之间的简并压力挤压出晶格外，集中处于金属晶体的表层（或和内层晶格之间的电子层），而内层只剩下处于简并状态的金属离子（即原子实）。这种处于简并状态的内层金属离子结构叫做内层的“简并金属晶格”（或称简并正离子晶格，下同）。所以，当金属晶体的温度降低达到临界温度TC时，在金属晶体中则形成表层（或和内层简并金属晶格之间，下同）的“自由电子气”和内层的“简并金属晶格”。在这种状态下，表层的“自由电子气”和内层的“简并金属晶格”是相对分离的，并且表层的“自由电子气”集体处于同一能级中，因而在金属晶体中表层的“自由电子气”则绕内层的“简并金属晶格”作无规则自由运动。在这一临界温度下，由表层“自由电子气”和内层的“简并金属晶格”组成的金属晶体称为正离子简并态（或称简并相金属晶体）。由此可见，自然界存在第五种物质态。由于在临界温度TC下的正离子简并态，其表层的“自由电子气”和内层的“简并正离子晶格”相对分离，所以，根据电阻的本质可知，简并相金属晶体表现为0电阻特性，即在外电场或外磁场的作用下简并相金属晶体具有超导电性。因此，在临界温度TC下，具有正离子简并态的晶体，就是超导体，或称超导态。
根据能带理论，在单质（或元素）超导体中，表层属于超导带，内层的“简并金属晶格”属于禁带。由此可见，单质超导态必存在自由电子气与金属离子（或正离子）不会发生任何碰撞的简并态超导电子通道，自由电子气即是超导电子。
文章来源：《中国高新科技》 网址: http://www.zggxkjzz.cn/zonghexinwen/2021/0420/974.html