港大夥外國科學團隊拆開「怪金屬」之謎 有望解決能源短缺

2020年10月18日 14:47
東網電視
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香港大學與外國學者組成國際研究團隊,拆開「怪金屬」之謎。
「怪金屬」是指不能以物理學中的「費米液體理論」解釋的金屬,這個疑團終被解開。香港大學物理學系副教授孟子楊與3間美國大學學者組成國際研究團隊,透過大規模量子多體運算及分析計算,得出「非費米液體」的金屬屬性,初步解開這困擾物理學界多年的難題。掌握後可應用於工業上,更有望利用其高導電特質,解決能源短缺的問題。研究結果於國際學術期刊《量子材料》發表,並獲得香港研究資助局資助。
港大指,「費米液體理論」成功描述了金、銀、銅、鐵等簡單金屬在低溫下的行為。例如當溫度改變時,金屬的電阻、比熱容量等等性質均與溫度呈代數關係,例如電阻和溫度呈平方正比關係,而熱容量和溫度則呈正比關係等。但20世紀後下半葉發現的許多奇怪金屬均超出該理論,被科學界稱為「非費米液體」,例如「銅基」、「鐵基超導體」,以及許多過渡金屬氧化物的合金等。
港大表示,「非費米液體」具超導電性的優點,如果要運用到電力傳輸、工業生產和日常生活中,就須掌握其成因,使其高導電性的特質可在室溫發揮,才能廣泛應用。對於「非費米液體」的研究理論已存在多年,但由於相關問題的誤差無法估計,不能獲得確定性的結果。
孟子楊等人設計出「鐵磁量子金屬」模型,並運用特定算式去計算。研究團隊又通過觀察計算所得的數據,發現以往的研究理論之所以未能夠明確地發現的「非費米液體」特點,是因為在計算時沒有扣除「溫度漲落」等因素,令到計算結果有誤差。
最終,研究團隊推算出相關應被扣除的因素,對算式的影響程度,並在扣除該因素後分析出「非費米液體」的金屬屬性。