田云川
1988年提出的超导理论(双电子协调理论)
2018-1-16 10:48
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标签:电子, 超导

       1987年参与YBCuO高温超导的探索,首先使用硝酸分解法代替球磨法制造了一批高性能样品(A.P.L.),在替换几种元素仍不能得到更高Tc的样品后,改研究理论于1988年提出下述超导理论,投P.R.L.没被接收,简介如下:

      在空间D,σ总电流密度、H是磁场強度、B磁感应、E是电场度。按麦克斯韦方程有:

       L是某闭合曲线,n是该曲线限定的面积。

                   LHdl=nσdn

如果σ = 0,有H=0、B=0 ,那么有 əB/ət =0

                        LEdl=-n (əB/ət)dn

                             E=0

那么空间D是一个等势区,也是零电阻的超导区,同时还是完全抗磁性区。

      在固体的原子间怎么形成D区域,见下图:



     当A、B两原子的外层电子协调运动才能满足上述条件形成D区域:两外层电子运动方向相反(动量相反)、角动量相反、磁矩相反产生相互吸引力(不是自旋相反),两外层电子以同时进入D区域、同时离开D区域的方式巧妙地形成D区域。这称为双电子协理论。同条件下低温比高温容易形成D区域,高温时热运动会破坏双电子的协调运动这是产生超导能隙的原因。库伯对就是一对协调电子也是一个D区域

     B、C原子间也能形成D区域,当固体中D区域构成一个复联通网络时,该固体成为一块超导体。在超导体上加上电压V时,超导体中有传导电流I传导,同时有抗磁性产生的位移电流

I位移, 有I传导=-I位移 使总电流密度σ有σ = 0 。当将超导体置于外磁场H中, 超导体将产生内磁场 H内 , 有H= -H使H=HH=0 ,使D区域仍然是等势区(超导区),这就是迈斯纳效应及其产生的原因,这也是双电子协调运动的结果。

     在复杂晶体中人们更容易找到一些原子组合使得D区域在更高的温度下构成一个复联通网络,YBaCuO高温超导就是一个例子。外层电子所占区域大的原子易形成较大的D区域这是条件之一。净內磁矩小的原子有利于形成较大的D区域这是条件之二,外层有双电子的碱土金属(Ca、Sr、Ba)原子比外层只有单电子的碱金属(K、Na)原子更易形成各方向稳定的复联通的D区域,同理Zn、Cd、Hg比Cu、Ag、Au更易形成复联通的D区域

      高压下固体体积缩小,电子的相互排斥力使D区域保持不变,这相当于D区域相对扩大,结果固体中更易形成复联通的D区域。这就是高压使许多绝缘体变成超导体的原因。

      当时很难理解点粒子的电子怎么能形成D区域,现在知道电子结构象一朵棉花,http://blog.sciencenet.cn/blog-531273-1088072.html ,形成D区域顺理成章。STM或AFM应该能在处于超导态的固体表面看到D区域。


   没有T物质,麦克斯韦方程是数学抽象,有了T质,麦克斯韦方程物质写实!

   


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