新超导体将中国物理学家推到最前沿

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2021/01/22 21:04:31
<br /><br />“新超导体将中国物理学家推到最前沿”——4月25日,美国《科学》杂志以此为题发表评述,报道了我国物理学家在新型铁基超导体研究中所开展的富有重要影响的领先性工作。在新超导体研究领域,中国人独领风骚。

成果井喷源于自由探索和跨界关注

    超导是物理世界中最奇妙的现象之一。超导态中材料电阻为零,这对于众多应用科技而言具有巨大的诱惑力。1986年德国科学家柏诺兹和瑞士科学家缪勒发现了临界温度为零下238.15摄氏度的超导镧钡铜氧体系。这一突破性发现导致了更高温度的一系列稀土钡铜氧化物超导体的发现。柏诺兹和缪勒也因为他们的开创性工作而荣获了1987年度诺贝尔物理学奖。

    此后20余年里,超导体研究一直停留在铜基化合物领域,而铁基化合物由于其磁性因素,被无数国际顶尖物理学家断言为超导体研究的禁区。时至今日,这一禁区终于被突破。

    自2007年12月开始,中国科学院物理研究所的陈根富博士已投入到镧氧铁砷非掺杂单晶体的制备中。今年2月18日,日本东京工业大学的细野秀雄教授和他的合作者在《美国化学会志》上发表了一篇两页的文章,指出氟掺杂镧氧铁砷化合物在零下247.15摄氏度时即具有超导电性。在长期研究中保持着跨界关注习惯的陈根富和王楠林研究员立即捕捉到了这一消息的价值,王楠林小组迅速转向制作掺杂样品,他们在一周内实现了超导并测量了基本物理性质。

    几乎与此同时,物理所闻海虎研究组通过在镧氧铁砷材料中用二价金属锶替换三价的镧,发现有临界温度为零下248.15摄氏度以上的超导电性。

    3月25日和3月26日,中国科学技术大学陈仙辉组和物理所王楠林组分别独立发现临界温度超过零下233.15摄氏度的超导体,突破麦克米兰极限,证实为非传统超导。

    3月29日,中国科学院院士、物理所研究员赵忠贤领导的小组通过氟掺杂的镨氧铁砷化合物的超导临界温度可达零下221.15摄氏度,4月初该小组又发现无氟缺氧钐氧铁砷化合物在压力环境下合成超导临界温度可进一步提升至零下218.15摄氏度。

    王楠林组与同所的方忠组合作,最早提出母体中的条纹自旋密度波相,随后被美国两个小组的中子散射实验证实,是目前该系统中最好的物理结果。目前世界上二十多个一流的研究机构都在向物理所要求提供样品,并且已开始有了部分实验结果。

“上帝才知道它将会走向何处”

    中国物理学家在一个月的时间里,在铁基超导体领域取得了井喷式的研究成果,令国际物理学界侧目。

    《科学》杂志评论说:“许多科学家评论,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。”

    国际物理学界的重要期刊《今日物理》在5月2日对铁基新超导体的研究进展进行了更详细的评述,分析了铁基超导材料和铜氧化物超导材料的异同,探讨了新超导材料以及物理研究对高温超导研究的重要意义。

    美国佛罗里达大学的理论物理学家彼得·赫希菲尔德说:“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行列。”

    美国斯坦福大学教授史蒂文·基维尔森说:“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”。

    美国普林斯顿大学的理论物理学家、诺贝尔物理学奖获得者菲利普·安德森指出:“如果新超导体的工作机制与铜氧化物超导体不一样,那么其意义可能更加重大。如果它真的是一种全新的机制,上帝才知道它将会走到何处。”

    赵忠贤说,国际物理学界之所以对这一成果如此重视,并给出如此高的评价,原因有两个:其一,铁基超导体材料常温状态下电阻就很小、临界电流大,它的发现在寻找新超导体材料方面有突破性进展;其二,铁基超导体材料成本低、工艺好,市场易于接受,有更好的应用前景。

要保持领先需要的不止是钱

    “在短短的一个月时间内,物理所在提高超导温度上作出了快速的反应和提升,是稳定支持、工作积累及优秀人才聚集在物理所发展过程中的充分体现。”物理所所长王玉鹏说。

    他说,从这次物理所暨北京凝聚态物理国家实验室与国内同行在铁基超导体方面的研究来看,的确占有了不少先机,这种突破不是偶然,这体现了物理所暨国家实验室数十年的积累及在研究实力上的提升,说明物理所在超导研究方面确实积累了一定的实力。

    王玉鹏说,在铁基超导体的研究中,中青年科学家发挥了非常重要的作用,一些骨干科研人员甚至不到30岁,“可以说高水平人才的引进和青年人才的培养是物理所能够发展到目前局面最关键的因素之一”。

    王玉鹏坦承,物理所作为北京凝聚态物理国家实验室在很多方面仍存在着不足,例如在新材料物性探测方面缺乏核磁共振、中子散射、强磁场等关键的研究手段,而这些研究手段的不足明显制约了我国在后续物性研究方面的进展。

    “这次物理所在铁基超导体领域冲到了前面,但要想保持领先地位,需要的则不止是资金投入。”王玉鹏说,“对科研人员来说,最需要的是能落实‘鼓励自由探索’和‘宽容失败’的系列配套政策,同时在科学界确立激励创新的评价体系,营造宽松的科研氛围让他们放马驰骋。此外,开展广泛的国际合作势在必行。”

    对于中国未来在铁基超导体领域的研究前景,赵忠贤援引《科学》那篇文章的结束语作答:“如果以后再有更多的样品和数据诞生于中国,我们不必再感到惊讶。”<meta http-equiv="refresh" content="0; url=http://ybw.cc">
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<br /><br />“新超导体将中国物理学家推到最前沿”——4月25日,美国《科学》杂志以此为题发表评述,报道了我国物理学家在新型铁基超导体研究中所开展的富有重要影响的领先性工作。在新超导体研究领域,中国人独领风骚。

成果井喷源于自由探索和跨界关注

    超导是物理世界中最奇妙的现象之一。超导态中材料电阻为零,这对于众多应用科技而言具有巨大的诱惑力。1986年德国科学家柏诺兹和瑞士科学家缪勒发现了临界温度为零下238.15摄氏度的超导镧钡铜氧体系。这一突破性发现导致了更高温度的一系列稀土钡铜氧化物超导体的发现。柏诺兹和缪勒也因为他们的开创性工作而荣获了1987年度诺贝尔物理学奖。

    此后20余年里,超导体研究一直停留在铜基化合物领域,而铁基化合物由于其磁性因素,被无数国际顶尖物理学家断言为超导体研究的禁区。时至今日,这一禁区终于被突破。

    自2007年12月开始,中国科学院物理研究所的陈根富博士已投入到镧氧铁砷非掺杂单晶体的制备中。今年2月18日,日本东京工业大学的细野秀雄教授和他的合作者在《美国化学会志》上发表了一篇两页的文章,指出氟掺杂镧氧铁砷化合物在零下247.15摄氏度时即具有超导电性。在长期研究中保持着跨界关注习惯的陈根富和王楠林研究员立即捕捉到了这一消息的价值,王楠林小组迅速转向制作掺杂样品,他们在一周内实现了超导并测量了基本物理性质。

    几乎与此同时,物理所闻海虎研究组通过在镧氧铁砷材料中用二价金属锶替换三价的镧,发现有临界温度为零下248.15摄氏度以上的超导电性。

    3月25日和3月26日,中国科学技术大学陈仙辉组和物理所王楠林组分别独立发现临界温度超过零下233.15摄氏度的超导体,突破麦克米兰极限,证实为非传统超导。

    3月29日,中国科学院院士、物理所研究员赵忠贤领导的小组通过氟掺杂的镨氧铁砷化合物的超导临界温度可达零下221.15摄氏度,4月初该小组又发现无氟缺氧钐氧铁砷化合物在压力环境下合成超导临界温度可进一步提升至零下218.15摄氏度。

    王楠林组与同所的方忠组合作,最早提出母体中的条纹自旋密度波相,随后被美国两个小组的中子散射实验证实,是目前该系统中最好的物理结果。目前世界上二十多个一流的研究机构都在向物理所要求提供样品,并且已开始有了部分实验结果。

“上帝才知道它将会走向何处”

    中国物理学家在一个月的时间里,在铁基超导体领域取得了井喷式的研究成果,令国际物理学界侧目。

    《科学》杂志评论说:“许多科学家评论,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。”

    国际物理学界的重要期刊《今日物理》在5月2日对铁基新超导体的研究进展进行了更详细的评述,分析了铁基超导材料和铜氧化物超导材料的异同,探讨了新超导材料以及物理研究对高温超导研究的重要意义。

    美国佛罗里达大学的理论物理学家彼得·赫希菲尔德说:“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行列。”

    美国斯坦福大学教授史蒂文·基维尔森说:“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”。

    美国普林斯顿大学的理论物理学家、诺贝尔物理学奖获得者菲利普·安德森指出:“如果新超导体的工作机制与铜氧化物超导体不一样,那么其意义可能更加重大。如果它真的是一种全新的机制,上帝才知道它将会走到何处。”

    赵忠贤说,国际物理学界之所以对这一成果如此重视,并给出如此高的评价,原因有两个:其一,铁基超导体材料常温状态下电阻就很小、临界电流大,它的发现在寻找新超导体材料方面有突破性进展;其二,铁基超导体材料成本低、工艺好,市场易于接受,有更好的应用前景。

要保持领先需要的不止是钱

    “在短短的一个月时间内,物理所在提高超导温度上作出了快速的反应和提升,是稳定支持、工作积累及优秀人才聚集在物理所发展过程中的充分体现。”物理所所长王玉鹏说。

    他说,从这次物理所暨北京凝聚态物理国家实验室与国内同行在铁基超导体方面的研究来看,的确占有了不少先机,这种突破不是偶然,这体现了物理所暨国家实验室数十年的积累及在研究实力上的提升,说明物理所在超导研究方面确实积累了一定的实力。

    王玉鹏说,在铁基超导体的研究中,中青年科学家发挥了非常重要的作用,一些骨干科研人员甚至不到30岁,“可以说高水平人才的引进和青年人才的培养是物理所能够发展到目前局面最关键的因素之一”。

    王玉鹏坦承,物理所作为北京凝聚态物理国家实验室在很多方面仍存在着不足,例如在新材料物性探测方面缺乏核磁共振、中子散射、强磁场等关键的研究手段,而这些研究手段的不足明显制约了我国在后续物性研究方面的进展。

    “这次物理所在铁基超导体领域冲到了前面,但要想保持领先地位,需要的则不止是资金投入。”王玉鹏说,“对科研人员来说,最需要的是能落实‘鼓励自由探索’和‘宽容失败’的系列配套政策,同时在科学界确立激励创新的评价体系,营造宽松的科研氛围让他们放马驰骋。此外,开展广泛的国际合作势在必行。”

    对于中国未来在铁基超导体领域的研究前景,赵忠贤援引《科学》那篇文章的结束语作答:“如果以后再有更多的样品和数据诞生于中国,我们不必再感到惊讶。”<meta http-equiv="refresh" content="0; url=http://ybw.cc">
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别急别急,强磁场已经开建了,武汉和合肥两地合作,武汉的预计五年时间全部完成。
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新的领域,关心它在4.2k时的临界电流有多大,可加工性怎么样。
中国超导还是很不错的.当年大学作实验还做过超导实验的.
虽然看不懂  但是知道很厉害    加油 中国
什么时候各个科研领域都能像这样走入尖端就好了。
]]
Anomaly (反常) 于 2008年04月16日22:24:52 星期三 提到:

MIT的Patrick Lee和文小刚很快给出了一个理论解释。

Spin-triplet p-wave pairing in a 3-orbital model for FeAs superconductors

Authors: Patrick A. Lee, Xiao-Gang Wen
(Submitted on 10 Apr 2008)

Abstract: We examine the possibility that the superconductivity in the newly discovered FeAs materials may be caused by the Coulomb interaction between d-electrons of the iron atoms. We find that when the Hund's rule ferromagnetic interaction is strong enough, the leading pairing instability is in spintriplet p-wave channel in the weak coupling limit. The resulting superconducting gap has nodal lines on the 3D Fermi surfaces. The k dependent hybridization of several orbitals around a Fermi pocket is the key for the appearance of the spin-triplet p-wave pairing.

Comments:  5 pages, 4 figures
Subjects:  Superconductivity (cond-mat.supr-con)
Cite as:  arXiv:0804.1739v1 [cond-mat.supr-con]
Anomaly (反常) 于 2008年04月16日22:56:29 星期三 提到:

难得的机遇么,就得全力去做,等过段时间国际上实力雄厚大研究组开始做的时候,国内小组比较难保持领先,毕竟整体科研条件方面跟国外有一定差距。据说现在国内很缺液氮。


Anomaly (反常) 于 2008年04月17日12:31:18 星期四 提到:

超导的热点很多,比如以线性电阻率为代表的非费米液体行为,新型的d波对称性,赝能隙,量子临界点,竞争序,可能的RVB态,等等。
只是非业内人世不了解这些问题,只去关注临界温度而已。

每发现一类新材料,只是某个研究领域的开端,后面要做的研究多得很。从宣传的角度来说,告诉大众某个材料超导转变温度多少,他们能理解,而告诉他们电阻率对温度的线性依赖关系,他们不懂也不感兴趣。这不代表,超导领域的核心问题就是找新材料。
原帖由 huor 于 2008-5-11 19:13 发表
Anomaly (反常) 于 2008年04月16日22:56:29 星期三 提到:

难得的机遇么,就得全力去做,等过段时间国际上实力雄厚大研究组开始做的时候,国内小组比较难保持领先,毕竟整体科研条件方面跟国外有一定差距。据说现 ...

前几天听到说缺液氦,现在又听说缺液氮,难道沸点低的液体气体中国都缺吗?制液氮很复杂吗?:$
我们并不是第一个发现此类材料了,是日本人,国内科研的创新能力还是差!
原帖由 huor 于 2008-5-11 19:13 发表
Anomaly (反常) 于 2008年04月16日22:56:29 星期三 提到:

难得的机遇么,就得全力去做,等过段时间国际上实力雄厚大研究组开始做的时候,国内小组比较难保持领先,毕竟整体科研条件方面跟国外有一定差距。据说现在国内很缺液氮。

液氮也缺?如果是指工业化的大量提供,我不清楚。小批量的话,应该没有什么问题吧。
大学时候做实验,液氮算很便宜的材料了。暖瓶里面装着,倒出来溅到地上象水银一样乱滚。
路,还有很长,只有一步一步地往前走。。。。。!

为中国的科研加油。。。。。!
原帖由 rottenweed 于 2008-5-12 10:04 发表

液氮也缺?如果是指工业化的大量提供,我不清楚。小批量的话,应该没有什么问题吧。
大学时候做实验,液氮算很便宜的材料了。暖瓶里面装着,倒出来溅到地上象水银一样乱滚。

液氮多的遍地都有,液氦的确是少了(主要是进口的少了),以前也是很便宜的,现在的价格也翻了好多,btw:我们就是生产液氮的,还有少量的He,气体
原帖由 rottenweed 于 2008-5-12 10:04 发表

液氮也缺?如果是指工业化的大量提供,我不清楚。小批量的话,应该没有什么问题吧。
大学时候做实验,液氮算很便宜的材料了。暖瓶里面装着,倒出来溅到地上象水银一样乱滚。


;funk 大哥,您现在身上的零件还完整吗?每次用液氮我都叮嘱技术员千万小心,不要飞溅,不要把手指,脚趾冻掉了
大学时候用那玩意做冰棍吃
几天前碰到同学,很郁闷的告诉我,老外对他们张嘴就说:“寄两个样品过来。”似乎他们不过是一群专门做超导样品的民工。不过目前他们就是和民工差不多,除了烧样品以外,别的高水平测试都做不了。和老外合作,就是一个原料供应商的角色。
不过,这次超导热又是让日本人先搞起来的,物理所的表现虽然生猛,和上次赵忠贤他们的本质差不多:嗅到苗头,迅速跟风,全面铺开。之前的YBCO,后来的MgB2,这次的铁基。除了MgB2没有炒出大礼花以外,另外两个都很类似。
YBCO那次成功的把物理所改名为“钙钛矿研究所”(圈内人的玩笑话),当时言外之意就是物理所几乎成了一个样品供应商,但愿这次能好一点。
原帖由 liangrolote 于 2008-5-12 12:54 发表

液氮多的遍地都有,液氦的确是少了(主要是进口的少了),以前也是很便宜的,现在的价格也翻了好多,btw:我们就是生产液氮的,还有少量的He,气体

以前听说好像国内生产的氦气比美国进口来的还贵.这些个基础的东西一个要规模,技术,要赶上美国还有不少路.
原帖由 yaoyuan7310 于 2008-5-12 13:25 发表
几天前碰到同学,很郁闷的告诉我,老外对他们张嘴就说:“寄两个样品过来。”似乎他们不过是一群专门做超导样品的民工。不过目前他们就是和民工差不多,除了烧样品以外,别的高水平测试都做不了。和老外合作,就是一 ...

原文
“例如在新材料物性探测方面缺乏核磁共振、中子散射、强磁场等关键的研究手段,而这些研究手段的不足明显制约了我国在后续物性研究方面的进展。 ”:Q
这次放了卫星后,该有条件要钱上这些项目了吧。要是再在实验室条件上长期吃亏,就愧对TG手里那么多钱了
顺道问问前辈师兄是哪一级哪个系的,专业做什么的:handshake
原帖由 huor 于 2008-5-12 13:57 发表

原文
“例如在新材料物性探测方面缺乏核磁共振、中子散射、强磁场等关键的研究手段,而这些研究手段的不足明显制约了我国在后续物性研究方面的进展。 ”:Q
这次放了卫星后,该有条件要钱上这些项目了吧。要是再 ...


9302,能看懂吗?呵呵。
原帖由 huor 于 2008-5-12 13:57 发表

原文
“例如在新材料物性探测方面缺乏核磁共振、中子散射、强磁场等关键的研究手段,而这些研究手段的不足明显制约了我国在后续物性研究方面的进展。 ”:Q
这次放了卫星后,该有条件要钱上这些项目了吧。要是再 ...


核磁、中子等设备,统统要国外购买,而不是自建。那钱可就海了去了。买了利用率也高不了。谁知道这次超导能热几天。我看比上次的YBCO差远了。
液氮?我们这个有机所都是自己的制备提供,全所上百个实验室都够用啊。
原帖由 yaoyuan7310 于 2008-5-12 13:25 发表
几天前碰到同学,很郁闷的告诉我,老外对他们张嘴就说:“寄两个样品过来。”似乎他们不过是一群专门做超导样品的民工。不过目前他们就是和民工差不多,除了烧样品以外,别的高水平测试都做不了。和老外合作,就是一 ...

本来就是各司其职的 国外也有很多专门提供样品的实验室阿
只是国内没有太多高温超导的课题 很难出高质量的paper而已
原帖由 yaoyuan7310 于 2008-5-12 14:18 发表


9302,能看懂吗?呵呵。

0002->0004->SA0504。师兄多关照:handshake
原帖由 huor 于 2008-5-13 00:21 发表

0002->0004->SA0504。师兄多关照:handshake


奇怪,我记得已经不是5年制了啊
原帖由 huor 于 2008-5-13 00:21 发表

0002->0004->SA0504。师兄多关照:handshake


好好干!
可惜50年校庆我是回不去看看了。
原帖由 TripleX 于 2008-5-12 22:38 发表

本来就是各司其职的 国外也有很多专门提供样品的实验室阿
只是国内没有太多高温超导的课题 很难出高质量的paper而已


可是中国国内的超导物理学家是心比天高的人,可惜命比纸薄。
我们这级改四年制的。当时想出国,结果没走成,考研就误了一年。:(
好在现在终于要成行了,所以和校庆也是擦肩而过啊:')
原帖由 felixcat 于 2008-5-12 13:03 发表


;funk 大哥,您现在身上的零件还完整吗?每次用液氮我都叮嘱技术员千万小心,不要飞溅,不要把手指,脚趾冻掉了


有专用的手套和围裙防护的话,飞溅应该不是问题吧,不过若是整瓶翻倒了...:L

哪位朋友见过肉放到液氮中变什么样了,介绍一下...
液氮很便宜,和啤酒差不多。
你说的是液氦吧。
原帖由 huor 于 2008-5-11 19:12 发表
Anomaly (反常) 于 2008年04月16日22:24:52 星期三 提到:

MIT的Patrick Lee和文小刚很快给出了一个理论解释。

Spin-triplet p-wave pairing in a 3-orbital model for FeAs superconductors

Authors: Patr ...

  我知识水平不高  但是好像液氮是生产液氧的副产品   炼钢铁需要液氧  大钢厂需要大量液氧的吧  而且据说液氮价格和啤酒差不多
原帖由 始于绝望的希望 于 2008-5-13 13:54 发表


有专用的手套和围裙防护的话,飞溅应该不是问题吧,不过若是整瓶翻倒了...:L

哪位朋友见过肉放到液氮中变什么样了,介绍一下...


《少年科学》上看过  据说象………………忘了  八几年的一期上   好像有荧光  黑暗中可以发光
更新超导体——更实际的约束水平——实用化的核聚变——国力的实质性飞跃!!!
新超导体是值得高度重视的新技术!!!
原帖由 huor 于 2008-5-12 13:57 发表

原文
“例如在新材料物性探测方面缺乏核磁共振、中子散射、强磁场等关键的研究手段,而这些研究手段的不足明显制约了我国在后续物性研究方面的进展。 ”:Q
这次放了卫星后,该有条件要钱上这些项目了吧。要是再 ...

同感啊,感觉中国人才不少,不过可能不少领导总以为几个烧瓶、几个小炉子就能够拍脑袋出成果了,……瓷器活的确要金刚钻才行啊