В. В. Мантуров

О механизме сверхпроводимости

(гипотеза)

Введение. Ниже изложенная рукопись была написана мною в октябре-ноябре 1985 года, т.е. за год до сообщения об экспериментальном открытии высокотемпературной сверхпроводимости. Машинописную копию тогда же имел В. Кундинов (Физфак МГУ). Этим, однако, я отнюдь не пытаюсь защитить свой приоритет (а на что, собственно?).

Хочу лишь показать, что и до открытия ВТС объяснение сверхпроводимости теорией БКШ казалось слишком модным (на основе квантовой механики ), чтобы быть убедительным без всяких сомнений. Именно последнее и подвигло меня представить альтернативную гипотезу механизма этого явления, еще далеко не разгаданного до конца.

Успехи теории БКШ велики, и тем не менее не все еще понятно в парадоксальных явлениях сверхпроводимости.

Примем во внимание некоторые особенности, присущие определенным видам проводимости.

Так например, в металлах нормальная проводимость обусловлена перемещением свободных электронов. В проводниках второго рода – перемещением ионов, несущих одни положительные, другие отрицательные заряды.

В полупроводниках дело обстоит несколько сложнее. Когда часть электронов переходит в зону проводимости, то в валентной зоне возникают вакантные уровни. Под действием приложенной разности потенциалов перемещению подвержены как электроны в зоне проводимости, так и электроны в валентной зоне. Если первые образуют электронную проводимость, то электроны, перемещающиеся в валентной зоне, создают так называемую дырочную проводимость. Механизм дырочной проводимости обусловлен, следовательно, также перемещением электронов, но электронов связанных, и по «каналам» вакантных связей. Если учесть, что в полупроводниках р – типа, т.е. с акцепторными примесями, дырочная проводимость существенно преобладает над электронной, то становится понятным, что по существу в данном случае проводимость обусловлена обменным механизмом валентными электронами, причем обмен осуществляется между ближайшими соседними остовами кристалла за счет обобществленных ими электронов, валентных электронов.

В связи с изложенным уместно поставить вопрос о механизме сверхпроводимости еще раз, учитывая при этом то обстоятельство, что вблизи абсолютного нуля электроны в атомах не просто переходят в валентную зону, но занимают в ней самые низкие уровни. И еще одно обстоятельство: как оказывается, большинство элементов периодической системы, обладающих полупроводниковыми свойствами, одновременно принадлежат и к особой группе сверхпроводящих элементов, для которых это свойство становится реальностью лишь при достаточно высоких давлениях, как бы способствующих осуществлению процессов обменного характера.

Мы ставим себе целью показать, что сверхпроводимость в металлах обусловлена перемещением не особых сверхпроводящих, но свободных электронов, а транспортом валентных электронов путем обмена ими друг с другом ближайшими атомами-соседями, образующими при этом непрерывную замкнутую цепочку. Это значит, что речь пойдет о сверхпроводимости 1 рода.