设为首页  |  加入收藏  |  联系我们
中国铁基超导世界领先 或将翻天覆地改变世界
2014/1/24 8:52:29    新闻来源:人民网

  来源:中国科学网     

 

\

  (左)金属汞的电阻在4.2 K突然降为零; (右)超导体的完全抗磁性

  铁基超导——凝聚态物理天空中闪耀的新星

  在2014年1月10日国家科学技术奖励大会上,多年空缺的国家自然科学一等奖被铁基超导研究团队获得。随着新闻报道的铺开,"铁基高温超导"一词再次被人们所关注。自2008年凝聚态物理学领域掀起铁基高温超导研究热潮以来,铁基超导的科学研究已经步入第六个年头,发表的有关铁基超导研究论文已经数万篇。截止到2013年2月,全世界在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。铁基超导至今仍然是凝聚态物理基础研究的前沿科学之一,吸引了世界上诸多优秀科学家的目光。为什么铁基超导如此特别?它的发现对基础物理研究有着什么样的重要影响?中国人在铁基超导洪流中起到了什么样的角色?

 

\

  铁基超导体发现时间及其超导临界温度

  作为继铜基超导体之后的第二大高温超导家族,铁基超导体具有更加丰富的物理性质和更有潜力的应用价值。它和铜基超导体存在"形似而神不似"关系,晶体结构、磁性结构和电子态相图均非常类似;但是它从电子结构角度又属于类似二硼化镁那样的多带超导体;其母体更具有金属性,和具有绝缘性的铜氧化物母体截然不同(铜氧化物仅在掺杂后才出现金属性);目前已经确认电子配对概念仍然适用,在配对媒介上可能和铜基超导体类似,但配对方式上却更接近于传统金属超导体;总体来说,铁基超导体更像是介于铜基超导体和传统金属超导体之间的一个桥梁。通过多年来在铜基超导研究中的经验和技术积累,铁基超导研究的进度已经大大加速,目前六年来的研究成果几乎可以和铜基超导近30年以来的研究成果相匹敌,在某些方面甚至超越了之前高温超导研究的认识。有了这道桥梁,高温超导研究之路已经不再像是空中楼阁,而是"有径可循"了,高温超导的微观机理的神秘面纱正在缓缓揭开。在应用方面,铁基超导体由于其金属性,更加容易被加工成线材和带材,而其可承载的上临界磁场/临界电流和铜基超导体相当,甚至有可能更优越。当然,制备铁基超导材料大部分情况下需要砷化物和碱金属或碱土金属,具有较强的毒性同时又对空气异常敏感,这对材料制备工艺和使用安全方面提出了更高的要求。在超导的弱电应用方面,铁基超导还处在刚刚起步阶段,相对已经趋于成熟的铜基超导弱电应用还有很大差距。从材料角度来说,铁基超导体更具有灵活多变性,这让高温超导的研究空间大大得到了拓展,许多实验现象也可以在不同体系进行比照研究,从而得出更加普适的结论。如前所述,几乎在铁基母体材料任何一个原子位置进行不同价位甚至同价位的元素掺杂都可以实现超导电性,不同体系材料超导电性随着外界压力演变也有所不同。更有趣的是,日本科学家还发现用各种酒泡过的母体材料也可以超导,真是"醉翁之意不在酒,在乎超导之间也"!铁基超导体的发现极大地鼓舞了超导材料探索者的信心,正如发现二硼化镁的日本科学家豪言:"我相信世界上所有材料都有可能成为超导体,只要引入足够多载流子或足够强的压力或足够低的温度等外界条件,就有希望实现超导!"

地址:北京市海淀区车公庄西路22号院A座11层 电话:010--58381747/2515 传真:010--63547632 
中国水力发电工程学会 版权所有 投稿信箱:leidy5378@126.com
京ICP备13015787号-1 

京公网安备 11010802032961号

 技术支持:北京中捷京工科技发展有限公司(010-88516981)