澳门新葡萄新京夜话 | 第五十期:高温超导技术的历史和未来
2023年8月16日晚,伴随着温润的习习晚风,理工学院的朱熹教授热情地与澳门新葡萄新京的小精灵们分享了超导技术的发展过程与前沿应用,通过对历史中重大发现的回顾,展望高温超导领域伴随人工智能和机器人技术的创新发展。
朱熹教授是深圳市人工智能与机器人研究院普适人工智能应用研究中心副主任,致力于AI技术在材料科学中的应用,其领导团队开发了云端材料化学实验室MAOSIC,促进了材料科学在AI时代的创新发展。活动开始之际,香港中文大学(深圳)澳门新葡萄新京5303游戏特色院长顾阳教授盛情赠予朱熹教授纪念礼物并合影留念,同时欢迎了朱教授的到来。
首先,朱教授介绍了科学家们尝试液化气体的艰难过程:1823年,Michael Faraday在Sir Humphry Davy的赞助下,于大不列颠皇家研究院实现了人类历史上第一次对氯气的液化,此番实验的成功,直接激励了一批科学家们对一些常见气体液化的尝试。

朱教授指出:气体的液化直接促进了低温物理的发展,人们开始探索达到低温的各种手段。到了1910年,人们已经可以做到低至1.047K的超低温,然而,在这种情况下,导体的电阻开始出现了极其反常的现象……
朱教授继续讲到:在达到超低温后,人们对电子的情况给出了不同的假设和理论,包括意见不同的Kelvin,Dewar,以及Matthiessen三人。当时,鼎鼎大名的Albert Einstein也尝试建立低温时电阻变化的数学模型,然而这种在超低温时与实验数据仍有极大偏差。为了验证Einstein的理论,Onnes组建了三个人的电阻测量团队来观测超低温下电阻的变化,他们的实验数据表明汞在超低温时电阻似乎会变得非常小,就像“消失”了一样。据此,Onnes给金属在超低温下的这种现象起名为“超导态”,这也是“超导”这个概念首次被提出。
在之后的二十世纪里,科学家们为解释超导现象而提出了各种理论:量子力学超导理论、热力学超导理论、Maxwell方程解释超导、声子-电子耦合理论……其中最为成功的当属由Bardeen、Cooper和Schrieffer提出的BCS理论,成功的解释了一些超导现象。
随着越来越多的超导材料被发现,原有的理论也越来越难解释一些材料的超导现象,在各种理论的百花齐放中,更多的人开始从理论分析转向数值解析方向,以合成室温超导材料为目标。在这种应用场景下,人工智能与机器人技术为超导材料合成提供了新的方向,利用人工智能强大的数据分析与模拟能力,我们可以加快合成新型材料的速度,让未来超导材料造福人类更有可能。
从一百多年前超导现象的发现到如今超导材料的合成与AI的融合,人类对超导理论与技术的探索从未停止。如今我们已可以乘坐安全平稳的磁悬浮列车,相信在未来,随着超导技术的进步甚至室温超导材料的发现,世界定会超乎我们的想象。