【超导研究的起源】
1911年,荷兰科学家海克·卡末林·昂内斯在研究水银导电性能和温度之间的关系时,偶然发现当温度降低到4.2K(相当于-269℃)时,水银的导电性能会瞬间消失,这一现象后来被称为超导现象。这一发现不仅让昂内斯在1913年获得了诺贝尔物理学奖,更重要的是开辟了凝聚态物理学科的一个全新领域。在寒冷条件下,水银所呈现的不存在电阻的特性,为后来超导物质的研发提供了重要参考。
【高温超导体的突破】
1980年代,瑞士的柏诺兹和缪勒发现了铜氧化物超导体,该材料的转变温度达到35K,远超普通超导体的转变温度,这一发现引发了全球范围内的大规模研究。此后,一个有我国学者加入的研究团队,使铜氧化物超导体的转变温度,超出了液氮温度(77K),突破了麦克米兰提出的40K的理论上限,让这种材料确实成为了高温超导体。这一成果让超导技术的实际应用更加可行,因为使用液氮降温,相比液氦降温,成本要低廉许多。
【铁基超导体的发现】
2008年3月,中国科学技术大学的陈仙辉团队,以及中国科学院物理研究所的王楠林团队,各自发现了铁基超导体拥有43K和41K的超导转变温度,从而首次在铁基材料中突破了麦克米兰极限。这一发现获得了国际物理学界的普遍承认,被视为第二个高温超导家族的开创性成果。中国的科研人员率先在低于50K的温度下实现了铁基超导材料的转变,随后又发现了多个高于50K的超导材料,并且创造了55K的铁基超导材料转变温度的新纪录,这些成就充分展示了我国在超导材料研究领域取得的突出进展。
【当前研究面临的挑战】
突破麦克米兰界限之后,世界科研工作者对超导材料的研究碰到了新的困难。吴涛专家指出,要揭示高温超导的原理并促进其工业化推广,寻找更佳临界温度的新材料是首要任务。不过,与此同时,在高规格学术杂志上发表相关成就正变得越来越不容易,表明该学科领域的研究步伐陷入某种僵局。公认的超级导电研究,主要包含两个方面的探索,一方面是研制全新且转变温度较高的非传统型超导体,另一方面是深入挖掘高温超导现象中隐含的运作原理。
【中国的研究进展】
中科院负责的国家重大科研计划,其研究团队在超过两年的工作进程中,运用电化学嵌入方法,研发出两种全新的铁硒基高温超导材料。研究发现,这些新型材料具备与铜基高温超导体类似的预结合特征,同时阐明出二维结构对铁硒基超导体中高温超导现象的形成具有决定性影响。这些新结果有助于阐明超高温导电的机理,也为研发具备更高临界温度的导线材料开辟了新的研究途径。
吴涛研究员提及,新的研究领域有望发现既有极高临界磁场又有临界电流强度的实用型超导材料,这类研究对国家重点发展的超导量子计算技术具有核心推动作用。他特别强调,提高现有超导材料转变温度的上限,发掘具有更佳转变温度的新型超导体,不仅具有重大的科学意义,还可能像集成电路那样,成为促进全球社会经济发展的新引擎。中国科研工作者有信心通过持续努力,在二维非常规超导材料的新探索和机理研究上取得更多成果,保持我国在高温超导材料研究领域的国际领先地位。

工作时间:8:00-18:00
电子邮件
扫码二维码
获取最新动态
