新超導體將中國物理學家推到世界最前沿

2020-11-26 央視網

  新華網北京5月10日電(記者 孫聞)「新超導體將中國物理學家推到最前沿」――4月25日,美國《科學》雜誌以此為題發表評述,報導了中國物理學家在新型鐵基超導體研究中所開展的富有重要影響的領先性工作。這表明,在新超導體研究領域,中國人獨領風騷。

  超導態中材料電阻為零,這對於眾多應用科技而言具有巨大的誘惑力。此前20餘年裡,超導體研究一直停留在銅基化合物領域,而鐵基化合物由於其磁性因素,被無數國際頂尖物理學家斷言為超導體研究的禁區。時至今日,這一禁區終於被突破。

  自2007年12月開始,物理所的陳根富博士已投入到鑭氧鐵砷非摻雜單晶體的製備中。今年2月,日本科學家在《美國化學會志》上發表文章,指出氟摻雜鑭氧鐵砷化合物在零下247.15攝氏度時即具有超導電性。陳根富和王楠林研究員立即捕捉到了這一消息的價值,王楠林小組迅速轉向製作摻雜樣品,他們在一周內實現了超導並測量了基本物理性質。

  幾乎與此同時,物理所聞海虎研究組通過在鑭氧鐵砷材料中用二價金屬鍶替換三價的鑭,發現有臨界溫度為零下248.15攝氏度以上的超導電性。

  3月25日和3月26日,中國科學技術大學陳仙輝組和物理所王楠林組分別獨立發現臨界溫度超過零下233.15攝氏度的超導體,並證實為非傳統超導。

  3月29日,物理所趙忠賢院士領導的小組通過氟摻雜的鐠氧鐵砷化合物的超導臨界溫度可達零下221.15攝氏度,4月初該小組又發現無氟缺氧釤氧鐵砷化合物在壓力環境下合成超導臨界溫度可進一步提升至零下218.15攝氏度。

  王楠林小組與方忠小組合作,最早提出母體中的條紋自旋密度波相,隨後被美國兩個科研小組的中子散射實驗證實,是目前該系統中最好的物理結果。

  中國物理學家在一個月的時間裡,在鐵基超導體領域取得了井噴式的研究成果,令國際物理學界側目。

  《科學》雜誌評論說:「許多科學家評論,中國如洪流般不斷湧現的研究結果標誌著在凝聚態物理領域,中國已經成為一個強國。」

  美國佛羅裡達大學的理論物理學家彼得?赫希菲爾德說:「一個或許本不該讓我驚訝的事實就是,居然有如此多的高質量文章來自北京,他們確確實實已進入了這個行列。」

  美國普林斯頓大學的理論物理學家、諾貝爾物理學獎獲得者菲利普?安德森指出:「如果新超導體的工作機制與銅氧化物超導體不一樣,那麼其意義可能更加重大。如果它真的是一種全新的機制,上帝才知道它將會走到何處。」

  中科院院士趙忠賢說,這一成果之所以如此轟動,原因有兩個:其一,鐵基超導體材料常溫狀態下電阻就很小、臨界電流大,它的發現在尋找新超導體材料方面有突破性進展;其二,鐵基超導體材料成本低、工藝好,市場易於接受,有更好的應用前景。

  物理所所長王玉鵬說,這次中國物理學家在鐵基超導體方面的研究,的確佔有了不少先機,突破不是偶然的,而是來自科學家在這一領域數十年研究的積累。

  他坦承,物理所作為北京凝聚態物理國家實驗室在很多方面,尤其是關鍵研究手段上仍存在著一些制約後續研究的不足。「要想保持領先地位,需要的則不止是資金投入。」王玉鵬說,「對科研人員來說,最需要的是能落實『鼓勵自由探索』和『寬容失敗』的系列配套政策,同時在科學界確立激勵創新的評價體系,營造寬鬆的科研氛圍讓他們放馬馳騁。此外,開展廣泛的國際合作勢在必行。」

  對於未來中國在鐵基超導體領域的研究前景,趙忠賢院士援引《科學》那篇文章的結束語作答:「如果以後再有更多的樣品和數據誕生於中國,我們不必再感到驚訝。」

責編:劉海豐

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