後來居上 高溫超導重大突破令世界震驚

2020-12-05 中國新聞網

  後來居上 高溫超導重大突破令世界震驚

  科技創新70年·歷程

  9月初,來自西南交通大學軌道交通實驗室的高溫超導磁懸浮車亮相四川國際科技博覽會,引發廣泛關注。

  高溫超導是世界上最前沿的研究之一,它是具有相對較高臨界溫度的物質在液態氮環境下產生的超導現象。醫院裡的核磁共振成像、高能加速器、磁約束核聚變裝置等都是超導的重要應用。2012年發現「上帝粒子」的歐洲核子研究中心大型強子對撞機中,幾十公裡長的超導加速環和多個有幾層樓高的超導探測器都是最關鍵的部件。

  對於高溫超導的發展之路,中科院院士、物理學家趙忠賢說:「我們口袋裡裝著許多把鑰匙,同時還在不斷地製造出新的鑰匙,其中一把能夠開啟科學之門。我們要做的,就是不懈努力,製造、修改每一把鑰匙,直到打開這扇大門,解開未知之謎。」

  起步,探索高臨界溫度超導體

  2017年,趙忠賢獲頒2016年度國家最高科學技術獎,表彰他在高溫超導研究領域的成就, 以及對我國高溫超導研究從起步、追趕、到躋身國際前列所作出的傑出貢獻。我國高溫超導之路,趙忠賢是親歷者。

  世界超導研究開始於1911年,而我國的超導研究起步於20世紀50年代。趙忠賢於20世紀70年代中期決定從事探索高臨界溫度超導體的研究,並發表文章,提出「超導臨界溫度能夠達到40K至55K」,在當時被認為是很大膽的觀點。10年後,趙忠賢團隊推翻了傳統理論,向全世界證明超導臨界溫度是可以超過40K的,突破這一麥克米蘭極限溫度的超導體,被稱作高溫超導體,引發世界物理學界的震動。

  這一階段的研究對科學家來說是一段艱難的歷程。沒有設備,沒有團隊,沒有經費。「熱的時候堅持,冷的時候也堅持。」趙忠賢說。他與同事自己動手繞制燒結爐,將趁著大減價時淘換下來的「土炮」當作「重型武器」使用,才有了後來的成果。

  中科院超導國家重點實驗室研究員孫力玲與趙忠賢共事多年,她在接受科技日報記者採訪時說,趙老師給她印象最深的就是他對科研方向的堅持,他真的做到了紮下根,決定一個方向然後就全力以赴。

  1987年,趙忠賢團隊獨立發現了臨界溫度93K的液氮溫區超導體,並在國際上首次公布其元素組成:釔—鋇—銅—氧。國際同行開始關注中國科學家的研究,並稱趙忠賢為「北京的趙」。

  振奮,科研與人才雙豐收

  2008年,趙忠賢帶領團隊將鐵基超導體的臨界溫度提高到50K以上,並將這一紀錄保持至今,實現了高溫超導研究領域的第二次突破。2013年,薛其坤院士團隊在國際上首次實驗發現量子反常霍爾效應,他和團隊在薄膜氧化物界面高溫超導領域的研究也被認為是重要進展。

  薛其坤說,在長期的科研攻關中,讓他最驕傲的,是團隊裡成長起來一大批年輕的科學家。「薛老師,量子反常霍爾效應出來了,等待詳細測量。」量子反常霍爾效應發現後薛其坤收到的那條通知簡訊,來自他的學生常翠祖,這位年輕的博士現在已經是學界的新星。

  業內人士認為,「近20年的時間裡,世界上有不少國家對高溫超導,特別是銅氧化物的投入大幅減少,但我國對於科學研究的持續支持,使得國內超導領域的人才和科研都有了較大的提升。」中科院物理所周興江、清華大學王亞愚、北京大學王健以及上海交大賈金鋒等青年科學家都被寄予厚望。高溫超導的人才梯隊已經形成。

  改變世界,高溫超導新期待

  利用目前已發現的高溫超導材料,研製相關設備,滿足生產生活需求,讓超導科技儘快造福人類,是我國科學家努力的重要方向。

  在中科院物理所研究員鄭東寧看來,超導的應用前景越來越光明,國內已經有電廠使用超導技術;國外,德國利用高溫超導磁體的渦流加熱技術,將鋁材熱加工的電能轉化效率提高30%,日本已計劃在2027年運行採用超導的時速500公裡的磁懸浮列車。「一旦超導技術得到廣泛的應用,將為人類創造相當可觀的效益。」他強調。

  高溫超導乃至未來的室溫超導一旦取得突破,超導的應用難度和成本將極大降低,從而對人類社會產生難以想像的影響。

  超導研究已經在中國「土壤」深深紮根,如果有一天,超導又有新的突破,相信其中一定有中國人的身影,趙忠賢如是說。

相關焦點

  • 每經14點丨後來居上,我國高溫超導重大突破令世界震驚;年內第3次...
    1丨後來居上,我國高溫超導重大突破令世界震驚據科技日報1日消息,9月初,來自西南交通大學軌道交通實驗室的高溫超導磁懸浮車亮相四川國際科技博覽會,引發廣泛關注。高溫超導是世界上最前沿的研究之一,它是具有相對較高臨界溫度的物質在液態氮環境下產生的超導現象。
  • 後來居上 中國高溫超導重大突破令世界震驚
    據科技日報10月1日報導,9月初,來自西南交通大學軌道交通實驗室的高溫超導磁懸浮車亮相四川國際科技博覽會,引發廣泛關注。 高溫超導是世界上最前沿的研究之一,它是具有相對較高臨界溫度的物質在液態氮環境下產生的超導現象。醫院裡的核磁共振成像、高能加速器、磁約束核聚變裝置等都是超導的重要應用。
  • 後來居上,我國高溫超導重大突破令世界震驚
    據科技日報1日消息,9月初,來自西南交通大學軌道交通實驗室的高溫超導磁懸浮車亮相四川國際科技博覽會,引發廣泛關注。高溫超導是世界上最前沿的研究之一,它是具有相對較高臨界溫度的物質在液態氮環境下產生的超導現象。醫院裡的核磁共振成像、高能加速器、磁約束核聚變裝置等都是超導的重要應用。
  • 中國高溫超導重大突破令世界震驚 磁懸浮電廠可應用
    中國高溫超導重大突破令世界震驚 磁懸浮電廠可應用 原標題:中國高溫超導重大突破令世界震驚,磁懸浮、電廠均可應用
  • 突破極限,中國高溫超導研究領跑世界
    令科學家困擾的是,超導體的轉變溫度不能超過40K(約零下233攝氏度),這個溫度也被稱為麥克米蘭極限溫度。40K的極限溫度能否被突破?在兩名歐洲科學家發現以銅為關鍵超導元素的銅氧化物超導體後不久,包括中國科學家在內的研究團隊將銅氧化物超導體的臨界轉變溫度提高到液氮溫區以上,突破了麥克米蘭極限溫度,使其成為高溫超導體。
  • 突破極限,中國高溫超導研究領跑世界 把「命門」掌握在自己手中
    2008年3月,中科大陳仙輝研究組和中科院物理所王楠林研究組同時在鐵基中觀測到了43K和41K的超導轉變溫度,突破了麥克米蘭極限,證明了鐵基超導體是高溫超導體。緊接著,中國科學家團隊不僅率先使轉變溫度突破了50K,並發現了一系列50K以上的超導體,也創造了55K的鐵基超導體轉變溫度紀錄,被國際物理學界公認為第二個高溫超導家族。
  • 高溫超導研究領軍人
    他帶領團隊在世界兩次高溫超導研究突破中勇立潮頭,兩度獲得國家自然科學獎一等獎,是國際公認的超導研究權威,我國高溫超導研究的領軍人。 趙忠賢一輩子很純粹,他整個研究生涯都在和超導打交道。2016年1月9日,他的科學貢獻獲得世人認可。在這裡,他被授予國家最高科學技術獎。面對這一科技界的最高榮譽,他很平靜。「我不過是個普通人,做了該做的事,完成了本職工作。」
  • 中國高溫超導研究領跑世界 把「命門」掌握在自己手中
    突破極限,中國高溫超導研究領跑世界  把「命門」掌握在自己手中  本報記者 吳長鋒  剛剛過去的國慶黃金周,中國科學技術大學超導研究團隊除了收看國慶70周年慶典外,每天依然到實驗室裡工作。  令科學家困擾的是,超導體的轉變溫度不能超過40K(約零下233攝氏度),這個溫度也被稱為麥克米蘭極限溫度。  40K的極限溫度能否被突破?在兩名歐洲科學家發現以銅為關鍵超導元素的銅氧化物超導體後不久,包括中國科學家在內的研究團隊將銅氧化物超導體的臨界轉變溫度提高到液氮溫區以上,突破了麥克米蘭極限溫度,使其成為高溫超導體。
  • 清華高溫超導研究取得突破 發現最薄高溫超導材料
    中國證券網訊(記者 朱賢佳) 據清華新聞網21日報導 近日美國《科學》雜誌以「一個非常薄的超導材料」為題,介紹了由清華大學物理系在界面誘導的高溫超導研究方面取得進展。這標誌著該研究團隊在界面誘導/增強的高溫超導研究上取得突破。該體系是目前已發現的最薄的高溫超導材料。
  • 重大進展!當魔角石墨烯遇到量子力學,高溫超導!
    兩年前,中科大少年班天才少年曹原等人展示了如何將兩張彼此疊置並以直角扭曲的薄片變成超導材料,從而使材料失去其電阻率,當時《Nature》雜誌來不及排版就連發兩篇關於轉角石墨烯的重大成果,並配以評述(石墨烯超導重大發現!中科大少年班校友Nature連發兩文)。
  • 我國高溫超導材料與技術的實際應用取得重要突破
    我國高溫超導材料與技術的實際應用取得重要突破  央視國際 www.cctv.com  2007年02月25日 02:01 來源:     新華社北京2月24日電(記者張曉松)中國地質調查局地質調查科研項目「高溫超導三分量磁測技術研究」成果日前通過專家評審。
  • 超導及高溫超導:永鼎股份、西部超導迎著風 擁抱彩虹
    能源損耗巨大一直是令科學家頭疼的問題。2.完全抗磁性1)是指磁場中的金屬處於超導狀態時,體內的磁感應強度為零的現象。超導體是完全的抗磁體。就像人一樣,活著就會受到社會的影響,家庭的、朋友的、同事的、敵人的等等。但是超導體不一樣,精彩的世界對他不會掀起一絲「波瀾」,永遠保持「本性」。2)當磁場穿過超導體時,超導體會極力排擠磁場,讓磁場遠離自己。
  • 世界首條高溫超導高速磁浮試驗線
    這是由我國自主研發設計、自主製造的世界首臺高溫超導高速磁浮工程化樣車及試驗線正式啟用,設計時速620千米,標誌著我國高溫超導高速磁浮工程化研究實現從無到有的突破。1月12日拍攝的高溫超導高速磁浮工程化樣車內部。
  • 中科院:我國加速器低溫超導技術已取得重大突破
    新華社北京6月14日電(記者吳晶晶)記者日前從中國科學院高能物理研究所獲悉,北京正負電子對撞機重大改造工程(BEPCII)的三臺超導磁體聯合勵磁調試獲得成功。這標誌著我國加速器低溫超導技術取得重大突破,表明我國工程人員已掌握了加速器低溫超導技術,完全有能力自行設計、製造大型低溫超導磁體。    據介紹,BEPCII共有兩套低溫超導設備
  • 科學史上365天——高溫超導研究
    為了使超導具有實用價值,人們也開始研究在高溫下實現超導的可能。這件事想著簡單,真正實施起來卻沒那麼容易。從20世紀20年代起,有許多人投入研究,但都無果而終,一直到20世紀60年代末,高溫超導一直處於停滯狀態,於是有人認為,超導現象存在著溫度的極限,它只能在物質低溫狀態下出現。進入20世紀80年代,有人擴大了超導材料的搜尋範圍,曙光終於出現。
  • 全球首個公裡級高溫超導電纜試拉成功,行業或就此改寫,突破真難
    "將超導運用到實際工程項目,解決配套問題,建立綜合技術開發體系為後期技術突破準備既然新材料和常溫都還在研發階段,仍然還在實驗室階段,那麼相對來說溫度、壓力適合的材料真正使用到實際生活,才是值得提前布局的重要方面。
  • 重大突破 人類首次製造室溫超導現象
    報導,由多倫多大學物理學家領導的國際研究小組利用透明膠帶首次在半導體內誘發出了高溫超導現象。高溫超導是一種物理現象,通常指一些具有比其他超導物質更高臨界溫度的物質在液氮環境下產生的超導現象。而高溫超導體是指無需加熱就能夠在液氮溫度下導電且不會損失能量的材料,其通常也指在液氮溫度以上超導的材料。它們目前被用於低損耗輸電,並可作為量子計算機等下一代設備的基礎構件。人們在1911年發現超導體的時候,就被其奇特的性質,即零電阻、反磁性和量子隧道效應所吸引。
  • 我國高溫超導商業應用 受益股一覽
    清華大學召開的高溫超導濾波技術成果鑑定會上透露,我國自主研製、擁有完全自主智慧財產權的高溫超導濾波系統首批產品訂貨已完成生產並交付用戶使用,在全國16個省市區的通信裝備上投入長期實際應用。這是我國高溫超導應用研究的重大突破,標誌著我國高溫超導在通信領域已進入規模商業應用和產業化階段。
  • 高溫超導新紀錄:只有-70℃
    德國科學家在《自然》雜誌上發表論文稱,他們在高溫超導體研究方面取得了重大突破,創下了全新的記錄:新的材料在203K或者說-70℃溫度下即表現出超導性質。這項研究運用了Bardeen-Cooper-Schrieffer超導理論,將硫化氫氣體冷卻成液體,再灌入能產生超高壓力的金剛石壓砧。
  • 世界首條高溫超導高速磁浮工程化試驗線在西南交大啟用
    中國青年報客戶端成都1月13日電西南交通大學今天宣布,應用原創技術的世界首條高溫超導高速磁浮工程化樣車及試驗線在該校正式啟用。研究人員表示,這標誌著高溫超導高速磁浮工程化研究從無到有的突破,具備了工程化試驗示範條件。