作者:姜天海/整理 来源: 发布时间:2016-3-29 15:13:2
铁基超导勇夺头奖
——40K以上铁基高温超导体的发现及若干基本物理性质研究

 
2014年1月10日,以中国科学院院士赵忠贤、陈仙辉、王楠林、闻海虎和方忠为代表的中国科学院物理研究所团队和中国科学技术大学的研究团队,因“40K以上铁基高温超导体的发现及若干基本物理性质研究”方面的突出贡献,荣获2013年度国家自然科学奖一等奖。
 
这是继物理所在1989年“液氮温区氧化物超导体的发现及研究”获得国家自然科学一等奖以来,又一项高温超导研究领域的国际一流成果。
 
此前,这项国家自然科学的“头奖”已连续空缺三年。
 
伟大发现
 
超导被誉为“20世纪最伟大的科学发现之一”。自1911年荷兰物理学家卡麦林·昂尼斯发现超导之后,已经累计十人在超导领域获得了共5次诺贝尔奖。
 
超导电性是指,某些材料在其临界温度以下表现出零电阻和完全抗磁性的现象,相应的材料称为超导体。如果超导体临界温度在常压下高于传统理论认为的“麦克米兰极限”(40K),则称为高温超导体。
 
据预测,2020年与超导有关的产值可达2000亿美元。因此,对超导的机理以及全新超导体的探索,是当今物理学界最重要的前沿课题之一。同时,超导在信息通讯、工业加工、能源存储、交通运输、生物医学乃至航空航天等领域均有重大的应用前景。
 
物理所的科研人员早在上世纪70年代就展开了对高温超导的探索和研究,并于1989年以“液氮温区氧化物超导体的发现及研究”荣获国家自然科学一等奖。
 
25年后,物理所和中国科大的科学家再次占领高温超导制高点,不仅率先使铁基超导体突破了“麦克米兰极限”,创造了铁基超导体临界转变温度的世界纪录,而且在铁基超导的电子结构、物性及机理研究方面均达到国际一流水平,打造了强大的中国超导团队。
 
“如果以后再有更多的样品和数据诞生于中国,我们不必感到惊讶。”正如《科学》杂志一篇题为《新超导体将中国物理学家推到最前沿》的文章中指出,“中国如洪流般不断涌现的研究结果标志着在凝聚态物理领域,中国已经成为一个强国。”
 
与20世纪80年代欧洲科学家发现的铜氧化物高温超导体相比,铁基超导体三维性更强,自身的物理问题很丰富,有可能填补临界温度高的超导体无法满足的一些领域空白,在临界磁场和临界温度较高的器件方面发挥巨大的作用。
 
比如,铁基超导薄膜带材在4.2K温度和30特拉斯磁场下,超导临界电流密度可达到每平方厘米10万安培,未来可以应用于MRI和储能等方面的超高强磁场领域。
 
“对铁基超导体的研究或许能够成为打开高温超导迷宫之门的钥匙。”国际著名期刊《科学美国人》评价道。
 
国际反响
 
在铁基超导体被发现以后,中国科学院物理研究所和中国科学技术大学组成的科研团队基于在高温超导领域的长期积累,做出了大量原创性工作。
 
包括突破麦克米兰极限,确认铁基超导体为新一类高温超导体;合成系列铁基高温超导材料并确认为第二个高温超导家族,创造并保持铁基超导体临界温度最高纪录;基于若干基本物性的研究确认了铁基超导体的非常规性等。
 
2013年,“40K以上铁基高温超导体的发现及若干基本物理性质研究”荣获此前连续空缺三年的国家自然科学一等奖。完成人为赵忠贤(物理所)、陈仙辉(中国科大)、王楠林(物理所)、闻海虎(物理所)、方忠(物理所)。
 
截至国家自然科学一等奖申报之前,关于铁基超导体的8篇代表性论文SCI共他引3801次,20篇主要论文共SCI他引5145次。
 
相关成果在国际学术界引起强烈反响。《科学》《自然》《今日物理》《物理世界》等国际知名学术刊物纷纷以专门评述或作为亮点对此进行跟踪报道。中国科学家的铁基超导体工作研究也因此被评为《科学》“2008年度十大科学突破”、美国物理学会“2008年度物理学重大事件”及欧洲物理学会“2008年度最佳”。
 
“一个或许本不该让我惊讶的事实就是,居然有如此多的高质量文章来自北京,他们确确实实已进入了这个(凝聚态物理强国)行列。”著名理论物理学家、美国佛罗里达大学教授Peter Hirschfeld评论道。
 
美国斯坦福大学教授Steven Kivelson也表示:“让人震惊的不仅是这些成果出自中国,重要的是它们并非出自美国。”
 
2013年2月,中国科学院国家科学图书馆统计显示,世界范围内铁基超导研究领域被引用数排名前20的论文中,9篇来自中国,其中7篇来自物理所。■
 
《科学新闻》 (科学新闻2016年3月刊 硕果)
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