第四百四十四章聚變堆小型化的希望

大國院士 第四百四十四章聚變堆小型化的希望

拿到KL66材料的復刻實驗數據與超導檢測數據后，徐川并沒有第一時間將其就公開出去。

邁斯納效應在這三組對照復刻實驗中都已經確認了不存在，除非后續其他的實驗室研究機構做出來的復刻實驗展現出完全不同的結果，否則從這一點來看，就已經足夠初步證實了KL66材料并非室溫超導體了。

不過徐川覺得，既然要做，那就做完美點，做到讓人信服無可挑剔。

確認了邁斯納效應不存在，剩下的關鍵點，就是找出這種材料為什么能夠出現抗磁效應了。

畢竟無論是南韓那邊發出來的視頻展現出了強抗磁性能，還是他這邊的復刻實驗中第二組KL66材料樣品，都展現出了強抗磁性，做到了能夠漂浮。

解釋了這方面的原理，就足夠錘死這種新材料室溫超導特性了。

當然，他之所以要研究這方面的機理，也并不單單是想做的完美一點。更是因為這種機理引起了他的好奇。

不得不說，南韓這次研發的KL66材料上展現出的強抗磁機理，的確有些問題。

從二號KL66的材料抗磁性檢測數據來看，它之所以能展現出懸浮的能力，在于復刻出來的部分多晶陶瓷樣品中含有軟鐵磁成分。

這是它能在外部磁場的施加下懸浮起來的核心。

然而讓徐川有些詫異的是，在外部磁場加到5T的情況下，這種軟鐵磁成分都沒有飽和。

這意味著這種材料在抗磁性方面有著巨大的潛力。

所以哪怕即便是三組復刻實驗全都沒有觀測到邁斯納效應，他也依舊保留有對這種材料的研究興趣。

畢竟強抗磁性的應用領域還是有不少的，比如磁懸浮、醫療、電機等等，若是能找到一種新的強抗磁材料，說不定有機會在一些領域取代原本需要的昂貴超導材料。

當然，對他來說，更讓他感興趣的，是這種機理背后的原理。

如果能找到這種抗磁性背后的機理，且能應用到真正的超導材料領域的話，說不定他能進一步的提升超導材料的臨界磁場，進而更進一步的壓縮可控核聚變反應堆的體積。

這才是他真正對這種材料感興趣的主要原因。

這種材料，或許能讓他找到一條通往聚變堆小型化的道路。

實驗室中，徐川找了個研究員來輔助他的工作，針對性的對二號KL66材料進行抗磁性測試與結構分析。

與此同時，第二波針對KL66材料的復刻實驗也再度展開。

不過與第一次不同的是，這一次的復刻，并不是為了驗證KL66材料的超導性，而是針對它的抗磁效應展開的。

徐川需要弄清楚，在合成的過程中，到底發生了什么，導致二號KL66材料中多晶陶瓷樣品的軟磁效應得到了巨大的提升，以及對應的晶體結構、原子替位等東西到底是怎么樣形成的。

也需要弄清楚，為什么同樣的合成步驟，一號和三號KL66材料就沒有出現這種強抗磁效應。

只有知道了這些東西，確認了機理，才能展開下一步的工作。

“老板，詳細的磁化測量報告結果出來了。”

辦公室中，柴僳帶著一份檢測報告匆匆趕了過來。

“我看看。”

徐川迅速從對方手中接過了檢測報告，認真的翻閱了起來。

在物理學上，一般材料的磁性會分為順磁性、抗磁性和鐵磁性等數種。

比如鐵磁性材料，就是是把材料放到磁場中或降到某一溫度以下，材料被磁化，產生較強的磁場且材料具有明確的磁極，比如含鐵鈷鎳等元素的一些材料，磁化后的材料可以保留鐵磁性。

而順磁性材料是把材料放到磁場中，材料被磁化產生一個較小的磁場，方向與原磁場相同，大小與原磁場成正比，但撤銷外磁場后就會消失。

至于抗磁性材料則是把材料放到磁場中，材料內部產生的磁場與原磁場方向相反，反而會減弱總磁場。

一般來說，鐵磁性材料放到磁場中會被原磁場吸引，而抗磁性材料會被原磁場排斥。

如果要簡單的理解，就是抗磁性就是兩塊同極磁鐵放到一起，然后你拿手用力去擠壓它們。

使它們貼在一起需要的力越大，說明抗磁性就越高。

雖然這樣說并不準確，但相對較容易理解且形象。

而從檢測報告上來看，二號KL66材料的磁化率達到驚人的0.8225。

這一數值，放到一種非超導材料上來說，已經非常高了。

對于磁性，真空的磁化率是1，代表真空中的磁場與原磁場一致。

而普通抗磁性材料的磁化率為負值，但非常接近0。比如水、部分有機物、少量金屬等都是普通抗磁性材料。

超導體的磁化率是1，達到了抗磁性的最大值。與普通抗磁性材料顯著不同，它具有100的抗磁性。

因此，超導體會非常強烈地排斥外磁場，且能牢牢束縛住磁通線，而普通抗磁性材料只是輕微的排斥外磁場。

0.8225的磁通率，雖然距離超導材料1的磁化率還有一定的距離。

但別忘記了，他們合成出來的KL66材料，其實純度并不算高。

如果繼續提高純度，這種材料的磁化率無限接近于超導體亦或者直接拉滿也不是不可能的事情。

“有意思，電鏡結構什么時候出來？”

放下手中的報告，徐川看向柴僳問道。

“已經在做了，大概還需要二十分鐘左右。”柴僳恭敬的回道。

點了點頭，徐川開口道：“行，做完后報告第一時間給我。”

驚人的磁化率的確勾引起了他不小的興趣，也意味著這種材料即便不是超導體，在某些方面也有著不小的潛力。

柴僳點了點頭，轉身走出了辦公室，輕輕的帶上了大門。

坐在辦公桌前，徐川思索了起來。

從之前對KL66材料的測試來看，他通過了銅的雙帶模型eg從約束隨機相位近似(cRPA)中確定相互作用值的軌道。

但并沒有在材料的電子空穴中發現強制磁或軌道對稱性破缺。

而在使用DFTU:Cu摻雜的Pb的兩個絕緣體中在穩定絕緣狀態和帶隙中的雜質水平中起作用的機制10(PO4)6o和V摻雜的SrTiO3摻雜過渡金屬。

所以理論上來說，具有隔離的雜質(平)帶，與摻雜位置無關。那即使在超導性的最佳條件下，自旋和軌道的波動對于接近室溫的超導性來說還是太弱了。

因為它幾乎不可能在常溫狀態下表現出超導性。

不過考慮抗磁性的話，情況或許就不同了。

理論上來說，在同一晶胞中摻雜不同類型的位置中，材料的間隙會導致兩個自旋極化的雜質帶。

而由于價帶中相對非定域的不成對自旋，弱鐵磁性是可能的。

再進一步的工作應該考慮化學計量、不同摻雜位置、超晶胞效應和磁交換相互作用量化的進一步變化的可能性.

辦公室中，徐川默默的在腦海中進行著推導，時不時還拿筆在稿紙上演算一下。

腦海中的材料學知識與物理、化學領域的信息融匯在一起。

如果有人經歷過他以前在課堂上證明NS方程最后一步的時刻，對于他這種狀態一定會不陌生。

不過這會辦公室中只有徐川自己，全神貫注的推導下，他也意識不到自己重新在今天返回了最夢寐以求的狀態。

直到漫長的時間過去，帶著電鏡結構數據趕過來的柴僳輕喊了一聲，徐川才回過神來。

恍若隔世般的錯覺讓他長舒了口氣，看了眼電腦右下角的時間，他才發現不知不覺中已經過去了近半個小時。

“老板，電鏡結構數據，出來了。”柴僳咽了口唾沫匯報道，為什么明明什么事都沒做，他卻感覺自己好像做錯了什么的樣子？

徐川點了點頭，道：“放這里就可以了。”

“好的。”迅速放下手中的檢測報告，柴僳一溜煙的就跑了。原本他還有一些問題想問的，不過突然就改變主意了。

坐在辦公桌前，徐川閉上眼回味了一下，半響，他才前傾身體從桌上拾起了電鏡掃描結構報告，翻閱了起來。

“果然如此。在非相互作用水平上，KL66是一種反轉不對稱Weyl半金屬材料。”

“具有相反手性的Weyl節點出現在時間反轉不變量附近的不同能量處Γ和A三維布里淵區的點。而不尋常的韋耳電荷CW±2并且通過平行于主體的表面上的拓撲保護的費米弧狀態的兩個分支連接c軸。”

“也就說，在KL66材料中，Cu原子自旋軌道耦合對材料能帶結構和電子性質的產生了至關重要的影響.”

看了眼掃描結構圖和相關的檢查數據，徐川眼神中露出了一絲早已預判到的神色。

盡管被柴僳打斷了推導，但他也并不是沒有收獲的。

從理論上來說，KL66材料具備強磁性的核心原因，他已經通過推論大致找到了。

只不過是否準確，還需要看后續的實驗。

或許這一次，他能將強抗磁材料與能帶拓撲做一個完整的關聯，進而將強關聯物理推進到一個全新的高度上去。