技术圆桌学校｜超导“理想国家”：找到人类的“哈里·卢山”
封面记者Bian Xue Zhang Ye
哈利路（Harry Road）被吊销的哈利路（Harry Road）被厚绿色的葡萄藤覆盖。在山墙上的瀑布之间，鸟儿带着潘多拉之星来回穿梭。
那些看过科幻电影《阿凡达》的人不会忘记电影中的美丽场景。电影中的悬挂山是因为潘多拉星球的山脉包含一个名为“”的神奇室温度超级指导矿石。附近的强磁场悬挂了哈里·卢亚（Harry Louya）。为了掠夺这种奇怪的宝藏，疯狂的人类甚至不惜一切代价摧毁声望的家。
罗切斯特大学的物理学家兰加·迪亚斯（Ranga Dias）声称在室温条件下发现了新的超导材料，以触发全球“共鸣”，并使许多医生因超导现象而着迷于各种生活的焦点。 。 “如果我们真的可以通过某个理论找到温室超导体，那么“阿凡达”电影将成为现实。磁性悬架可以是真正实用的。电能传输可能无法消耗，并且会有Qiao Liang，拘留物理研究所告诉封面记者，实际上，我不知道您是否可以找到现实中的温室超导体。
最近，Qiao Liang和团队在超导新材料研究领域取得了突破，为基于镍的超导领域的发展提供了新的想法，并提供了更准确，更合理的物理模型。它的研究结果以“自然”在线发布。 Qiao Liang被称为“无形的手” - 氢元素，它正在悄悄地改变准备好的材料的物理特性。它是影响基于镍的超导性的关键和秘密元素。
为什么超导材料如此强大？为什么要为自己一生的超导“理想国家”建造的物理学家寻找“哈里·卢利亚山”？ Qiao Liang说，作为一项科学研究，只要这是一个有趣的话题，只要这是一个尚未解决的问题，有人总是喜欢这样做。
“氢元素的添加就像一只无形的手，填补了间隙轨道”
封面新闻：在制备基于镍的基于镍的镍基镍基于基于镍的镍的基于镍的氧化延伸延伸，您和团队使用氢化钙来恢复并发现温度保持不变并且不变并且恢复时间逐渐增加，结果将发生“弱点→超级 - 超级-Ultra -ultra -ultra -ultra -ultra -ultra -ultra - of the Guide→弱点”。您没有在以前的实验中发生过吗？
氢检测生长制剂和无限镍酸。
Qiao Liang：在我们的实验中确实有很多次发现的这种类似的变化。有两个用于制备超导样品的过程。第一个是胶片的扩展，第二个是生长的薄膜的术后化学修复。目前，学术界的第一个过程更多地关注了第一个过程，而我们的研究的过程是恢复过程。
在恢复过程中，我们首先考虑优化恢复条件。 SO称为优化条件是一个一个一个一个一个一个一个一个一个。当我们逐渐更改参数时，我们发现该变量是规则的：从“短”到“长”的连续变化，“弱点→超导→弱点”将发生变化。
封面新闻：为什么会随着时间的流逝而改变？
Qiao Liang：当时我们不了解这种变化的起源。该结果于2021年7月首次发现，后来由于无法解释，实验结果总是放在那里。
直到2021年11月，我们意识到氢的存在之后，我们对此结果进行了思考，并测试了样品中氢的含量。已经发现，随着减少时间的增加，氢逐渐扩散，越来越多的积累会积累。本质在这一点上，原因和结果是完全对应的，我们可以解释7月的实验数据中的变化。
根据基于铜的材料研究的经验，超导的决定性作用是Fermi面条附近金属元件的3D轨道。在基于镍的超导体中，在费米表面附近的电子结构中，O2P，IIS，NI3D，ND5D和其他轨道之间存在很强的相互作用。因此，IIS轨道的强烈吸引力导致在费米表面附近的Ni3d轨道的有效占用并失去了超导能力。
ND0.8SR0。运输的性质用氢H掺杂。
氢元素的添加将填补轨道间隙。这就像一只无形的手，它使IIS轨道“拖动” Ni3D轨道，从而产生了类似于基于铜的超导类似的费米 - 荷兰电子结构，然后促进超导的外观。
但是，如果氢元件超过一定量，它将进一步降低Ni3d轨道极化，并且不利于超导。
封面新闻：在采访中，您说：“这项研究改变了基于镍的超导材料的科学家的基本意识，并提供了更准确，更合理的物理模型。”您能进一步解释吗？
Qiao Liang：这项研究改变了我们对基于镍的超导材料的基本意识，并提供了更准确的模型。
主要原因是人们通常没有意识到氢的存在。在此之前，研究人员和科学家理解了基于镍的超导的电子结构，或者在其基本特征的基本特征时，不考虑基于氢的存在的物理模型，在这种情况下，这是对推理的研究。但是实际上，它将忽略氢的重要作用，或者可能与预期实际观察结果可能是由氢的作用引起的。
氢在基于镍的超导中的作用的示意图。
我们的实验表明，材料中的氢不能忽略。一旦忽略，结果就错了。因此，我们的实验结果是修改以前基于镍的超导材料的基本视图：为了准确了解该材料的基本物理特性，然后在模型水平上必须考虑氢。只有考虑存在氢的存在并研究其他物理特性，我们才能添加氢的作用，以准确了解材料的特征。
in。在镍超导性中的作用，是氢的关键作用。
“温室超导非常漂亮，但是实现确实很难”
封面新闻：当前超导的应用是什么？
Qiao Liang：目前，大约有两种类型的超导材料。第一个方面是高温超导材料。例如，基于铜的高温超导，由于铜碱的临界温度最高，因此可以达到130K（约170摄氏度）。基于这种基于多稳定的高温度超导的现象，人们可以用作超导传播。
在2021年底，上海有世界上第一个超级高级高型超导电缆商业化演示部分。常规电缆由基于铜的高温超导制成。
但是，这一成本也相对较高，因为要保持超导环境，必须将液氮倒入整个系统中。此外，从传播的角度来看，基于铜的高温超导材料的脆性非常严重。尽管有一些方法可以解决电线脆性问题，但它并不完美。
第二个方面是常规BCS超导材料的应用。当前的主流是钒合金。该合金的TC约为20K，沸点为4K。冷却后，该钒钛合金超导体的性能非常稳定，可用于制备超导磁体以产生强磁场。
对于普通电线，它们的材料通常是铜，铝或银。基于这些材料制备的电磁线圈由于电阻产生的焦耳热而无法有效排除。很难承受大电流，并且无法获得超过2T的强磁场。由于可以实现零电阻，因此将钒钛超导合金用于超导磁铁，并且不能允许电路加热以允许超大电流高达150 amp，从而实现了14T或更多需求的超级磁性环境。
因此，超导线圈的最大优势是它可以允许大电流并实现强磁场，例如医疗领域常用的常见磁共振成像（，MRI），这是使用商业钒钛合金超导材料。他们可以使用12T磁场使用氢原子核自旋的共振来检测目标对象的位置和类型，然后绘制其精确的三维图像。磁场越高，成像的空间分辨率越高。使用这种强的磁场成像技术可以对复杂的组织和器官（例如人体，大脑，神经元）进行医学成像，以帮助人们找到该疾病的来源，然后准确治疗疾病。
但这正是因为低温度环境的介质 - 液体pupae非常昂贵，比普通的液体氮昂贵得多，因此NMR设备非常昂贵，并且患者的核磁共振价格也很高，也很高，这是成千上万的人。如果您能找到温室的大气压，那么您可以节省冷却液体板球的成本，而NMR将成为“负担得起”的价格。但是在这个阶段，这仍然是“美丽的想象力”。
封面新闻：超导的应用方案非常广泛，但不幸的是，这些美丽的想法是基于高温超导甚至室温超导的。您如何看待未来的超导态？
Qiao Liang：我们的更好的想法是基于温室的正常压力超导，但是目前似乎我们距离找到这种材料有很长的距离。
从1912年开始，已经发现已经超过100年了。高温超导为1986年（发现）。现在已经快40年了。温室仍然非常非常大。尽管在过去的十年中，新的发现在高压超导领域继续发现。确实，可以在“近室温”下实现某些材料，但是所需的压力很高。 ，非常不现实。所以
超导应用可以从两个级别中理解。
首先，如果您可以找到久坐的超导体，那么所有问题和困难都可以完美解决。但这非常困难。目前，我们还没有找到这样的材料，也不知道在哪里可以找到此类材料。
其次，目前，如果我们想使用超导，我们必须使用现有材料。现有的超导材料面临的一个主要问题是其TC（临界温度）相对较低，我们需要在低温环境下实现超导。但是要保持低温环境，即消耗大量能量。因此，当前的超导技术在很大程度上受到了发现更好的超导材料的限制，即TC更高，易于 - 进程超导材料。
“如果我们真的可以通过某个理论找到室温的温度和正常压力，那么我们将意识到诸如“ “电影””之类的浮动场景
封面新闻：目前，世界上最大的技术来源国家是中国，中国的超导专利申请仅占全球全球超导专利申请的82.83％。您认为获得我国家超导专利的原因是什么？路口
Qiao Liang：我对这个数字并没有很复杂，但是我们中国的超导研究和超导技术位于世界上。当1986年出现基于铜的超导力时，中国科学家敏锐地抓住了这个机会。由Zhao 代表的研究人员由物理研究所的院士Zhao 代表，对夜晚进行了研究，引起了世界的关注，并通过高温过度导向研究开放了浓缩物理发展的黄金时代。水平得到了极大的提高。随着2009年基于铁的超导的出现，中国科学研究人员迅速抓住了这一机会。来自中国科学技术大学的学者，物理学研究所，大学， ，Fudan 和其他单元，在基于铁的超级导体领域做出了重大的学术贡献。
因此，在掌握了这两个关键时期之后，中国目前关于超导物理和超导材料的研究处于世界的最前沿。
封面新闻：如果没有正常的温度和正常压力超导，则保持低温或高压工作环境的成本非常高。为什么科学家仍然热衷于超导研究超过100年？您如何看待超导研究的身体和实际意义？
Qiao Liang：这个问题非常好。如果室温通常是压力，则超导为无限现象。即使我们追求这么长时间，也很难实现它，那么为什么人们会继续呢？我个人认为这反映了一种“追求”精神 - 尽管目前尚未实现这一目标，但我总是想无限地实现。因此，它包含了人类追求的梦想，即，无论是否可以实现，都必须追求。其次，这种追求也反映了我们希望探索知识的盲点的愿望。我们无法完全了解高温超导的物理起源，我们不知道为什么。但是我们渴望回答这个问题。
微观图首次揭示了常规超导秘密的第一个完美理论。这是1957年J.，LN＆JR的三个提出的“ BCS理论”。其核心思想是电子声音耦合和电子配对。但是，由于1980年代基于铜的高温度超导的高温度超导不适用，因此该理论不适用。 BCS理论无法解释非常规的高温率超导现象。
基于铜的超导的研究已经在近40年前和之后，并且在顶级期刊上发表了一百多篇论文。相关发现也获得了诺贝尔奖。但是，我们对基于铜的超导的理解仍然并不完美。没有公认的理论可以充分解释这一现象。想象一下，有一天我们可以破译基于铜的高温超导密码。也许我们可以根据该理论找到一种改善TC的方法，然后意识到室温超导？正是这一令人兴奋的想法驱使几代科学家加入了超导研究的军队。
此外，从工业角度来看，超导技术的好处涉及许多方面，我们之前进行了简单的讨论。在据报道“ So -So all”温室超导后，无论是科学研究，教育，工业和金融行业，都引起了很高的反应。这表明，超导的现象具有独特的魅力，它超过了科学研究的范围，并显示了更高的社会关注和流行科学。其他科学研究可能无法实现这一点。这也表明了从另一侧进行超导研究的重要性。
如果我们能通过一些理论找到房间的温度和正常压力，那么将实现“阿凡达”电影中完全悬挂的山脉，森林和其他场景，即磁悬架的力量。当时，我们没有电能损失。我们的能量结构和人类生活也将进入一个新时代。
这些场景可以实现吗？我不知道。但是，作为一项科学研究，只要这是一个有趣的话题，只要这是一个尚未解决的问题，无论它有多困难，总会有科学家探索！