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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 凝聚态物理 » 新的超导配对机制
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dilattice

新虫 (初入文坛)

[交流] 新的超导配对机制已有7人参与

本人提出一个新的超导配对机制。起因是试图解释高温超导现象，但作为在这个方向上的半业余作者，关于高温超导现象的解释感觉说服力不足，尚需进一步的工作；而关于超导配对机制部分自认为物理概念清晰，数学证明简单明确，应该是成立的。
      基本原理是，（1）导电的本质是电子的运动；（2）在铜氧面上，离子电荷分布在铜氧离子上，铜氧离子位置的差异，会导致离子电荷分布的不均匀。考虑到高温超导的低载流子浓度，这种不均匀性可以看做一个小量，简单的数学推导证明这种不均匀性可以用一个电偶极子晶格来表示；这种电偶极子晶格可以使位于其相反方向的电子产生吸引力。在这个基础上，可以定性地解释高温超导的现象。
      这部分内容写成文章发表在“中国科技论文在线精品论文，2013，6(3)：246-251”（http://highlights.paper.edu.cn/page_detail.php?id=2450）。本以为最有确定性的对于d-波对称的解释，因为直观地认为电偶极子周围的电场自然是d-对称的；但这能否直接指向k空间电子对的d-对称，确实有疑问，至少需要严格的证明。好在这并不影响这个idea的核心，一种新的超导配对机制。
      将可能不正确的部分去掉，以一个理想模型来解释这种新的配对机制（arxiv 1212.6597），先后被Nature Physics（10天） 和Chinese Physics letters（约3个月） 拒绝。但比较好的消息是，他们只是认为这个job对于他们的杂志来说“不够好” ，没有否认这个理论的正确性。考虑到编辑和审稿人的专业素质，以及个人对这个问题的理解，可以基本确定这个理论的正确性。
      这个理论的创新之处在于，离子电荷分布对于离子电荷均匀分布的偏离，是可以仿照铜氧面来进行设计的，这为寻找新的超导材料提供了一个新的思路和方法。毕竟电子运动以及晶格热振动导致的晶格变形，是无法人为控制的。虽然困难，也许这种设计是可以实现的，这为室温超导的实现提供了一个可能的路径。
       这种离子电荷分布对于均匀分布的偏离，其实可以看做是另一种晶格变形，只是其振幅可以远大于电子运动以及离子热振动所导致的晶格变形。这基本上可以保证这个idea物理上的正确性。
     希望有专业的同学能认可这个理论，在这个框架下对于高温超导现象给出一些可信的解释，或者设计些新的超导材料，毕竟超晶格已经研究了很多年。当然言之有据的拍砖也是非常欢迎的，最终目的总是寻找真理。
Nature Physics 的rejection因为其声明是保密的所以无法在此粘贴；Chinese Physics letters 的rejection如下：
     This paper presents yet another proposal to explain superconductivity in the cuprates.   Th mechanism is similar, but not identical to phonon-mediated.
  In my honest view, this paper is of  marginal interest to high-T_c community.  I doubt that it will generate enough interest, but I will be happy if I will be wrong.
One thing must be clarified, however. The author wrote that "electric dipole is created along bond direction, hence it should be d-wave".  Fo d-wave, the sign of the gap on X and Y bonds must be different.  Why this is the case for the author's model?

好像被证明这个是错误的，不成立的，只是本人现在仍然没发现错误的地方

[ Last edited by dilattice on 2013-7-6 at 11:36 ]
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1楼2013-04-20 21:08:06
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fyl7

铁杆木虫 (正式写手)
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华丽的飘过: 金币+1, 3q 2013-04-26 04:06:25
作为一个对超导问题的一个纯粹的业余爱好者来说，你的文章似乎过于简单了。
虽然对于这个领域里的专家来说，有些东西可能是显然的，但是你的推导似乎过于简化了。至少，得写出你的理论的整个哈密顿量，然后对其进行详尽的分析，给出新机制的基态等等一些量子性质。而你的所有推导好像只是“经典地”进行，完全看不出一丝“量子”痕迹，这让外行人看来都不信服，如何能打动专家呢？
附：定性描述不比定量描述，它很有可能是错误的。
（外行人，说多了，还请见谅，呵呵～～）
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2楼2013-04-21 10:11:19
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wzhiqustc

金虫 (小有名气)
★ ★ ★ ★ ★ ★
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华丽的飘过: 金币+5, 3q 2013-04-29 23:14:53
没有细看，不过粗略的看了一下，给几个comments:
1. 你文章里Cu-O键之间的键长，随doping level变化关系的假设是不可靠的，这么大的变化和实验完全不符和。如果你的假设成立，
那么说明随着doping level 一个小的变化，你的体系的体积会有一个很大的变化（这个不大现实）。但是实验上基本上没什么变化。

2. 你文章里计算的是一个静态的极化晶格产生的对两个电子的有效吸引能量，但是我们知道晶格的运动是非常慢的，相比于电子的运动。
所以你不能保证电子在运动的时候时时刻刻晶格会产生对它的吸引。如果你是考虑retarded的作用的话，那你这个基本上就是phonon的机制
，和传统的BCS差不多。但诸多的实验数据和理论的argument已经基本上证明phonon的或者类似的晶格作用是不能产生这么高的转变温度的。

3.你的文章里忽略了一个很重要的东西，那就是电子与电子的相互排斥作用，这个作用的energy scale是所有作用中最高的。你的文章中完全忽略了
这个作用。在BCS中这个作用是考虑在内的，retarded 相互作用才会产生一个净的吸引。瞬时的相互左右，任何时候都是排斥的，不能产生配对。
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3楼2013-04-21 10:18:38
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dilattice

新虫 (初入文坛)
★
华丽的飘过: 金币+5, 3q 2013-04-29 23:14:13
华丽的飘过: 金币-4, 金币应该给楼上，给错了哈，不好意思 2013-04-29 23:15:36
引用回帖:
3楼: Originally posted by wzhiqustc at 2013-04-21 10:18:38
没有细看，不过粗略的看了一下，给几个comments:
1. 你文章里Cu-O键之间的键长，随doping level变化关系的假设是不可靠的，这么大的变化和实验完全不符和。如果你的假设成立，
那么说明随着doping level 一个小的 ...

谢谢楼上的关注。解释一下wzhiqustc的问题：
1、本人并不认为Cu-O键之间的键长随doping level改变，只是因为掺杂浓度改变的时候，载流子之间的距离变化，而Cu-O键之间的键长与载流子间距离的比值产生变化。
2、从统计的角度来说，离子电荷的不均匀分布，只是叠加在规则晶格排布上的一个violation。这种不均匀的改变，其实是由电子在不同离子间的transition引起，不是晶格本身的运动。
3、电子之间的排斥是由于规则晶格所中和的。提出的电偶极子晶格只是在规则的电子排列以及晶格排练之上的一个微扰，一个额外的作用。这个idea是把不均匀的晶格分布看做均匀的晶格分布加一个微扰，电子与规则晶格的相互作用类似于普通金属。
4、回答一下fy17的问题。本人认为对于配对机制的讨论，尚不需要量子效应的考虑。如BCS理论，其物理机制的核心是晶格运动或晶格变形。当然，关于高温超导现象的解释，本人现在确实是不太有把握，只是 提供了一个可能。
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4楼2013-04-21 10:46:44
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fyl7

铁杆木虫 (正式写手)
★
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我印象当中的BCS理论或超导机制是量子的，怎么可能不需要呢？况且，电子本身就是量子客体，描述它或它们集体的性质必须要考虑量子效应吧。
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5楼2013-04-21 13:36:01
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dilattice

新虫 (初入文坛)
引用回帖:
5楼: Originally posted by fyl7 at 2013-04-21 13:36:01
我印象当中的BCS理论或超导机制是量子的，怎么可能不需要呢？况且，电子本身就是量子客体，描述它或它们集体的性质必须要考虑量子效应吧。

超导现象本身确实是量子效应，因此定量分析必须充分考虑量子效应。而配对机制，是电子之间产生吸引力的物理本源。BCS理论认为晶格deformation是电子间产生吸引力的原因，而本人认为离子电荷对均匀分布的轻微偏离也可以在电子间产生吸引力，本人认为这个就应该是配对机制（因为其他部分已经由Cooper证明了）。这个job提供的证明本身实际上也不是直接的证明，只是间接地说明这个现象是可能存在的。配对机制可以说只是一个想法，要证明它是存在的，还需要大量的工作，现在只证明了它是物理上正确的。
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6楼2013-04-21 15:59:54
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yiluwangxi

木虫 (著名写手)
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6楼: Originally posted by dilattice at 2013-04-21 15:59:54
超导现象本身确实是量子效应，因此定量分析必须充分考虑量子效应。而配对机制，是电子之间产生吸引力的物理本源。BCS理论认为晶格deformation是电子间产生吸引力的原因，而本人认为离子电荷对均匀分布的轻微偏离也 ...

你只是定性地说明一个想法，这显然是不适合发表的。你应该把你的想法确实实现。
人每天都可以有很多想法，实现了的却很少。也只有实现了的才对社会产生影响。
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7楼2013-04-21 19:25:23
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dilattice

新虫 (初入文坛)
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7楼: Originally posted by yiluwangxi at 2013-04-21 19:25:23
你只是定性地说明一个想法，这显然是不适合发表的。你应该把你的想法确实实现。
人每天都可以有很多想法，实现了的却很少。也只有实现了的才对社会产生影响。...

都说创新，看来还是讲究实效的更多。想把它发表，是因为觉得这应该是个有前途的idea，应该公之于众，供大家评判和研究。当然，各杂志有自己的标准，本人并没有抱怨的意思，大家都是在尽自己的本分。当然想把这个想法实现，但大家也可以想象到其中所需要的资金和精力方面的投入。一个好的idea应该也是有用的，同时一个好的理论需要大家的努力，一个人的力量是有限的。从有这个想法（铜氧离子键位置差异导致离子电荷分布不均匀），到把它定型为一个配对机制，已经有两年多的时间，中间有许多弯路，而有用的想法往往是一时的灵感。因为感觉到其对新型超导材料设计方面的潜能，所以希望更多人来评判和研究，毕竟成功的话其收益也是丰厚的。一个证明了其正确性的想法，应该也算一个完整的工作吧。现在每天有那么多的文章发表，真正对社会产生影响的又有多少呢？许多也不过是对已有知识的补充和积累。
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8楼2013-04-21 21:09:11
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yiluwangxi

木虫 (著名写手)
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8楼: Originally posted by dilattice at 2013-04-21 21:09:11
都说创新，看来还是讲究实效的更多。想把它发表，是因为觉得这应该是个有前途的idea，应该公之于众，供大家评判和研究。当然，各杂志有自己的标准，本人并没有抱怨的意思，大家都是在尽自己的本分。当然想把这个想 ...

你还是没懂也！
我说的是把你的思想系统化，具体算一个例子。不要就那么随便一说。你说能解释高温超导，那就详细地解释一个高温超导的例子啊。这也不需要什么资金，只需要一些知识而已。
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9楼2013-04-22 08:23:55
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dilattice

新虫 (初入文坛)
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9楼: Originally posted by yiluwangxi at 2013-04-22 08:23:55
你还是没懂也！
我说的是把你的思想系统化，具体算一个例子。不要就那么随便一说。你说能解释高温超导，那就详细地解释一个高温超导的例子啊。这也不需要什么资金，只需要一些知识而已。...

惭愧。其实在中国科技论文在线精品论文的文章，就是期望做一个系统的理论，解释了一些高温超导现象，但因为不是长期做这方面的，感觉不确定性比较大。当然期望深化这方面的工作，不过自己感觉需要的时间周期很长。而作为一个配对机制来说，已经是一个完整的工作了。其正确与否，价值几何，已经可以判断了。
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10楼2013-04-22 18:01:33
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