中国铁基超导站在世界最前沿 打破国际理论极限

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/26 11:16:02
国家自然科学一等奖“40K以上铁基高温超导体的发现及研究”——

铁基超导的中国突破

本报记者喻思娈

连续3年空缺的国家自然科学一等奖,今年有了归属。以赵忠贤、陈仙辉、王楠林、闻海虎、方忠为代表的中国科学院物理研究所/北京凝聚态国家实验室(筹)(以下简称“物理所”)和中国科学技术大学(以下简称“中科大”)研究团队因为在“40K以上铁基高温超导体的发现及若干基本物理性质研究”方面的贡献摘得这一殊荣。

铁基高温超导体的发现,突破了传统理论的限制,将我国在该领域的研究推向世界最前沿,也有望激活超导体潜在的应用前景。

超导,全称超导电性,是指某些材料在温度降低到某一临界温度,或超导转变温度以下时,电阻突然消失的现象。具备这种特性的材料称为超导体。

中科院院士、项目完成人之一的赵忠贤介绍说,超导体的两个基本性质是零电阻和抗磁性,这些不寻常的特性使其在科学研究、信息通讯、能源存储、交通运输、生物医学等领域均有重大的应用前景。

超导研究在科学上的重要性,吸引了无数科学家的目光,在超导研究百年历史上,10人获得了5次诺贝尔奖。“当前,摆在科学家面前的一个难题是,找到更高临界温度、更适于应用的超导体。”赵忠贤说。

1968年,物理学家麦克米兰根据传统理论计算推断,超导体的转变温度一般不能超过40K(约零下233摄氏度),这个温度也被称为麦克米兰极限温度。

人类对超导的应用是否确实只能被限制在40K以下?40K的极限温度能否被突破?为了探索这个问题,科学家们做了无数次尝试。1986年,两名欧洲科学家发现以铜为关键超导元素的铜氧化物超导体,很快包括中国科学家在内的研究团队将铜氧化物超导体的临界转变温度提高到液氮温区以上,突破了麦克米兰极限温度,使其成为高温超导体。

中科大教授、项目完成人之一的陈仙辉表示,铜氧化物高温超导体家族有两个主要缺陷,作为金属陶瓷材料加工工艺严苛,综合成本高,影响广泛应用。此外,铜基超导并没有解决高温超导电性机理丰富的物理内涵。

要揭开高温超导的原理,广泛应用,寻找到临界温度更高的超导体势在必行。

2008年2月下旬,日本化学家细野在四方层状的铁砷化合物中发现存在转变温度为26K的超导电性,但因为没有突破麦克米兰极限温度,还不能确定是铁基为高温超导体。

机遇给有准备的头脑。基于长期的研究经验,赵忠贤敏锐意识到,类似结构的铁砷化合物中很可能存在系列高温超导体。

此后,赵忠贤小组等研究团队,在该领域全力探索。2008年3月,中科大陈仙辉研究组和物理所王楠林研究组同时在铁基中观测到了43K和41K的超导转变温度,突破了麦克米兰极限,证明了铁基超导体是高温超导体;不久后,赵忠贤研究组利用高压合成技术高效地制备了一大批不同元素构成的铁基超导材料,转变温度很多达到50K以上的,并创造了55K的铁基超导体转变温度纪录。经国际物理学界公认,铁基超导正式成为新一类高温超导体。

再接再厉,我国科学家还对铁基超导体若干基本物理性质进行了深入研究,确认了它的非常规性。铁基高温超导研究震撼科学界,《科学》杂志专题评述指出:中国如洪流般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。

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篇来自该研究团队。

“如果没有多年的积累,我们不一定能抓住铁基超导的机遇。”赵忠贤说,在5名获奖科学家背后,有着一支庞大、默默奉献的研究团队,他们都曾在我国铁基超导体的研究中做出过贡献。

他说,超导要实现规模化的商业应用,还需改进现有实用超导材料的制备工艺,提高制冷系统的性能,提高可靠性,降低成本,这些方面还有很多工作值得研究。

“令人欣慰的是,超导研究已经在中国扎了根,如果有一天超导又有新的突破,我相信一定有我们中国人。”赵忠贤说
http://news.ifeng.com/mil/2/detail_2014_01/13/32955861_0.shtml国家自然科学一等奖“40K以上铁基高温超导体的发现及研究”——

铁基超导的中国突破

本报记者喻思娈

连续3年空缺的国家自然科学一等奖,今年有了归属。以赵忠贤、陈仙辉、王楠林、闻海虎、方忠为代表的中国科学院物理研究所/北京凝聚态国家实验室(筹)(以下简称“物理所”)和中国科学技术大学(以下简称“中科大”)研究团队因为在“40K以上铁基高温超导体的发现及若干基本物理性质研究”方面的贡献摘得这一殊荣。

铁基高温超导体的发现,突破了传统理论的限制,将我国在该领域的研究推向世界最前沿,也有望激活超导体潜在的应用前景。

超导,全称超导电性,是指某些材料在温度降低到某一临界温度,或超导转变温度以下时,电阻突然消失的现象。具备这种特性的材料称为超导体。

中科院院士、项目完成人之一的赵忠贤介绍说,超导体的两个基本性质是零电阻和抗磁性,这些不寻常的特性使其在科学研究、信息通讯、能源存储、交通运输、生物医学等领域均有重大的应用前景。

超导研究在科学上的重要性,吸引了无数科学家的目光,在超导研究百年历史上,10人获得了5次诺贝尔奖。“当前,摆在科学家面前的一个难题是,找到更高临界温度、更适于应用的超导体。”赵忠贤说。

1968年,物理学家麦克米兰根据传统理论计算推断,超导体的转变温度一般不能超过40K(约零下233摄氏度),这个温度也被称为麦克米兰极限温度。

人类对超导的应用是否确实只能被限制在40K以下?40K的极限温度能否被突破?为了探索这个问题,科学家们做了无数次尝试。1986年,两名欧洲科学家发现以铜为关键超导元素的铜氧化物超导体,很快包括中国科学家在内的研究团队将铜氧化物超导体的临界转变温度提高到液氮温区以上,突破了麦克米兰极限温度,使其成为高温超导体。

中科大教授、项目完成人之一的陈仙辉表示,铜氧化物高温超导体家族有两个主要缺陷,作为金属陶瓷材料加工工艺严苛,综合成本高,影响广泛应用。此外,铜基超导并没有解决高温超导电性机理丰富的物理内涵。

要揭开高温超导的原理,广泛应用,寻找到临界温度更高的超导体势在必行。

2008年2月下旬,日本化学家细野在四方层状的铁砷化合物中发现存在转变温度为26K的超导电性,但因为没有突破麦克米兰极限温度,还不能确定是铁基为高温超导体。

机遇给有准备的头脑。基于长期的研究经验,赵忠贤敏锐意识到,类似结构的铁砷化合物中很可能存在系列高温超导体。

此后,赵忠贤小组等研究团队,在该领域全力探索。2008年3月,中科大陈仙辉研究组和物理所王楠林研究组同时在铁基中观测到了43K和41K的超导转变温度,突破了麦克米兰极限,证明了铁基超导体是高温超导体;不久后,赵忠贤研究组利用高压合成技术高效地制备了一大批不同元素构成的铁基超导材料,转变温度很多达到50K以上的,并创造了55K的铁基超导体转变温度纪录。经国际物理学界公认,铁基超导正式成为新一类高温超导体。

再接再厉,我国科学家还对铁基超导体若干基本物理性质进行了深入研究,确认了它的非常规性。铁基高温超导研究震撼科学界,《科学》杂志专题评述指出:中国如洪流般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。

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篇来自该研究团队。

“如果没有多年的积累,我们不一定能抓住铁基超导的机遇。”赵忠贤说,在5名获奖科学家背后,有着一支庞大、默默奉献的研究团队,他们都曾在我国铁基超导体的研究中做出过贡献。

他说,超导要实现规模化的商业应用,还需改进现有实用超导材料的制备工艺,提高制冷系统的性能,提高可靠性,降低成本,这些方面还有很多工作值得研究。

“令人欣慰的是,超导研究已经在中国扎了根,如果有一天超导又有新的突破,我相信一定有我们中国人。”赵忠贤说
http://news.ifeng.com/mil/2/detail_2014_01/13/32955861_0.shtml
不明觉厉!
为神马我老是看成赵忠祥-_-||
基础研究的大突破会带来新的技术革命。
金属氢是否能实现常温超导?
40K=233
55k=?
huju123 发表于 2014-1-13 15:16
40K=233
55k=?
T=t+273,t是摄氏度,T是热力学温度。
0摄氏度是273K,,40K是零下233摄氏度,,55K就是零下218度,,

希望没记错,,
没有恶意,纯开玩笑:一眼看过去,还以为是魏忠贤呢。


向伟大的科技工作者致敬。
枭瓜瓜 发表于 2014-1-13 15:31
T=t+273,t是摄氏度,T是热力学温度。
0摄氏度是273K,,40K是零下233摄氏度,,55K就是零下218度,,

...
谢谢啦,一会26K一会40K一会又50K把我弄迷糊了
2013年科技创新团队和人物颁奖典礼上看过,赵老说现在全世界搞超导的都到中国来要材料
还在液氦温区,只是成材性能好。 首先是日本人发现铁基超导的。
situka 发表于 2014-1-13 15:07
金属氢是否能实现常温超导?
金属氢?什么概念?金属的氢化还是固态的氢?
还是要零下200多~~~一个日本研究员给的启发~~用处不大~~还要继续找新材料
huju123 发表于 2014-1-13 15:16
40K=233
55k=?
-233
-218
zou_xl 发表于 2014-1-13 16:02
-233
-218
非常感谢!
金属氢?什么概念?金属的氢化还是固态的氢?
就是固态的氢。据说能实现常温超导。
-200多,,,还早呀
等待理论突破!
好消息。
过5年给个物理奖吧。
遥远7900 发表于 2014-1-13 15:37
还在液氦温区,只是成材性能好。 首先是日本人发现铁基超导的。
再高20K就进液氮温区了。应用成本就低多了
超导体已经突破100K了吧,再找一种新材料,做到50K意义何在呢?

36364966 发表于 2014-1-13 15:44
还是要零下200多~~~一个日本研究员给的启发~~用处不大~~还要继续找新材料
这东西无所谓,谁能先做到实用化,谁是老大,

苹果的手机、平板出来之前,也有不少智能手机、平板,但唯有苹果成功了,当然苹果成功之后,安卓发展的也不错,

天下无敌号 发表于 2014-1-13 17:03
超导体已经突破100K了吧,再找一种新材料,做到50K意义何在呢?
不同的超导机理,通过对基础超导理论的研究,可以指导设计温度更高的材料.
这次铁基超导,下次会不会是量子传输?
天下无敌号 发表于 2014-1-13 17:03
超导体已经突破100K了吧,再找一种新材料,做到50K意义何在呢?
原文是这段:
中科大教授、项目完成人之一的陈仙辉表示,铜氧化物高温超导体家族有两个主要缺陷,作为金属陶瓷材料加工工艺严苛,综合成本高,影响广泛应用。此外,铜基超导并没有解决高温超导电性机理丰富的物理内涵。
铁基的这个应该就是所谓的可成材性吧,我的理解是这种成本比较低,100K的可能非常昂贵或很难制造。
没有恶意,纯开玩笑:一眼看过去,还以为是魏忠贤呢。



魏大人去江南Stly去了
高温超导我国传统铜氧化物的就由我国的赵忠贤和美国现在在香港教书的朱经武突破到了90K,一直都是很强的,不过突破性工作并非是由我们自己的得到的,多是在别人的基础上,这点还要努力啊。
高温超导并非是工程问题,而是凝聚态的物理问题,能否达到可用和何时能用都是不确定的,非BCS理论的超导现在材料都是碰运气。
我记得以前传说赵忠贤的成果都是抄国外的,传了很久。
三面红旗 发表于 2014-1-13 17:42
我记得以前传说赵忠贤的成果都是抄国外的,传了很久。
先不说他几十年前就开始做而且出名了,他的成果都是实验的…………怎么抄的
三面红旗 发表于 2014-1-13 17:42
我记得以前传说赵忠贤的成果都是抄国外的,传了很久。
那是事实。赵忠贤一直不是开创者,包括这次。
我记得以前传说赵忠贤的成果都是抄国外的,传了很久。
听到风声,回来埋头苦干,搞出更好的。但拿诺贝尔奖估计轮不到,因为不是原创
huju123 发表于 2014-1-13 15:35
谢谢啦,一会26K一会40K一会又50K把我弄迷糊了
300K就是室温(27°)
suchowyoung 发表于 2014-1-13 15:37
金属氢?什么概念?金属的氢化还是固态的氢?
超高压下的固态氢,具有金属特性。

这个有点远了。
材料学的突破和新材料的发现及制备很难,不过一旦有了高性能材料,往往能带动一大批新型工业产品的出现。

航空发动机领域就有一代材料,一代发动机之说
基础必须加大投入
外行不懂,只是盼着新技术带来革命性的运用,增强中国创造在世界的话语权。
不明觉厉!这些技术实用化了吗
huju123 发表于 2014-1-13 15:16
40K=233
55k=?
40K=-233.15°C

55k=-218.15°C
situka 发表于 2014-1-13 15:07
金属氢是否能实现常温超导?
可是你要怎么得到 金属态的氢?高压!那只是从一个坑跳到另一个坑~

suchowyoung 发表于 2014-1-13 15:37
金属氢?什么概念?金属的氢化还是固态的氢?


极低温度下的固态氢表现出某些金属性质,应该是这样。

PS:记错了,是超高压。
百度到的:液态或固态氢在上百万大气压的高压下变成的导电体、由于导电是金属的特性,故称金属氢。
suchowyoung 发表于 2014-1-13 15:37
金属氢?什么概念?金属的氢化还是固态的氢?


极低温度下的固态氢表现出某些金属性质,应该是这样。

PS:记错了,是超高压。
百度到的:液态或固态氢在上百万大气压的高压下变成的导电体、由于导电是金属的特性,故称金属氢。
天下无敌号 发表于 2014-1-13 17:03
超导体已经突破100K了吧,再找一种新材料,做到50K意义何在呢?
可能100K的超导体的制备不容易吧?看主楼提到的规模化应用是现在的难题。