这两天一直在和同事争论一个如下的问题。
现在假设,到最后世界上大多数课题组复现了一个这样的结果:他们测到了这个材料在常温下有较强的抗磁性,ZFC/FC有分叉但不明显,电阻率疑似有一个跳变的kink,热容无明显变化。
在没有其它进一步精细的表征手段出来以前,以上这些现象会告诉我们什么?这大概就是闻老师已经在思考的问题。他用了“似是而非的假超导”这几个字,我觉得很玄妙。想想上次他对于Dias造假的态度。
如果继续假设,最后ARPES、中子等一系列全身体检都做完了,也看到了一个疑似的gap打开或关闭的信号,疑似配对的信号,又会指向哪里?
为什么一个很多人在说“一眼假”的实验,各大头部单位加班加点地在干?SQUID不要钱的吗?我相信是他们有一个这样的基本判断作为打底:反正肯定是新东西,做完了再说,肯定不亏。
于是最终,我们大概率会得到一个这样的新材料体系,它在室温下表现出较大的抗磁性,且有绝缘体到金属的转变。
所以,这算不算超导?或者说,我们有没有必要为其“修改”超导的定义,还是新造一个名词,比如按闻老师说的,“赝超导”。
这个“赝”(pseudo)可不是贬义,超导里有一个十分有趣的现象就叫赝能隙。
金属绝缘转变,常见的是Mott绝缘体到金属转变,比如氧化钒,它的磁性是标准的反铁磁到顺磁转变。另一类是聚乙炔的Peierls相变,晶格畸变导致的绝缘化,磁性与上面类似。其它的,则需要加压或掺杂来诱导了,不在本情况探讨之列。
但这些都是低温是绝缘相,高温是金属相。反过来的例子更少见,但也不是没有。有机材料中有不少在低温下是bandlike,高温是hopping的情况,这是自由基的特性。目前这个材料更类似这种情况,因为也有EPR信号。
从微观机理上看,一个绝缘体当中没有自由电子,降温后突然出现自由电子,并且这个电子的离域度足够大,以至于顺磁性都被覆盖了,变成了抗磁。这意味着什么?
你要知道,一个体系要想出现抗磁性,通常有两种情况。要么是完全的闭壳层,没有任何自由电子,也就是理想的带绝缘体。要么就是像银和铜这些自由电子束缚能极小的良金属,因为电子足够离域,所以能产生较强的对抗电流。
现在的情况就是,有一个材料,它在常温下在这两种极端情况之间转换。
这里有必要科普一下,电磁体和超导磁体的差别。你把铜丝一圈一圈绕起来是电磁铁,中学就学过。你把铌的合金一圈一圈绕起来就是超导磁体。二者的差别是后者不发热吗?不是啊。我们并不需要完全迈斯纳态,允许超导内部有磁通钉扎,是可以发热的。超导只是比铜的磁通变化更平滑,交流损耗和干扰更小,所以能绕的圈数更多。
说白了就是,铜虽然有抗磁性,但抗磁性并不强。一个能产生较强抗磁性,又能像金属那样被操控的材料,我们要的其实就是这个。你管它叫什么名字呢,要啥自行车。
一个材料如果应用范围广、经济价值大,为它改个科学定义,这都不是事儿。所以关键不在于叫什么,关键在于能不能用。
这才是大单位觉得哪怕不是超导(取决于如何定义),也值得投入人力搞一搞的原因所在。
我自己从各路消息大致判断,这个材料不管最后是什么,够大家水一阵了。未来也许会出现为它到底是不是超导而相持不下、争论多年的有趣场面。无论正方或反方,都在偷偷摸摸地搞,万一是真的呢。
所以无论如何,知乎这回瓜是吃饱了。第一赢是韩国人,第二赢就是知乎。