如今科技研究,特别是前沿科学研究,成为各国争分夺秒研究的重点,只有掌握了最新的科学技术,我们才能领跑世界,如今国际科学前沿热点中,室温超导体一直是一个想突破却一直没有突破的目标。我国相关的科研工作者,也在抓紧时间,完成这项科研项目。
中国科学技术大学吴涛教授表示:下一个可以用来划分时代的材料,可能就是室温超导体。如果发现室温超导体,我们出门就可以坐上悬浮的超导车,手机、笔记本电脑充一次电,就能用上好几个月。正是带着这样的梦想,中国科学技术大学超导研究团队在这个领域里坚守了20多年。
超导材料不断的被科学家突破,在超导历史上,已经有10人获得了5次诺贝尔奖,其科学重要性不言而喻。其中,1911年,荷兰科学家发现水银在极低温条件下的超导性,开辟了这个新的科学研究领域,1986年,德国科学家与瑞士科学家发现了临界转变温度为35K的铜氧化物超导体。当时让科学家苦恼的是,超导体的转变温度不能超过40K(约零下233摄氏度),这个极限温度能不能突破,一直是科学家奋斗的目标。
之后中国科学家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,这是一个巨大的突破。之后我们的科学家继续寻找临界温度更高的超导体。铁基氧化物由于其磁性因素,曾一度被国际物理学界断言为探索高温超导体的禁区,但是在2008年,中科大陈仙辉研究组合中科院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,证明了铁基超导体是高温超导体。
随后,中国科学家将转变温度提高到了50K,并发现了一系列50K以上的超导体,也创造了55K铁基超导体转变温度记录,被国际物理学界公认为第二个高温超导家族。之后他们率先提出了新型二维层状非常规超导材料这个新的研究方向。由于铜氧和铁基超导体均为层状结构,承载超导电性的关键结构单元分别是CuO2面和FeAs/Se层,被称作超导基元,目前确认的非常规超导体大都表现出此种结构特点。
对铜氧化合物超导体及铁基超导体的微观机理的了解,会极大推动凝聚态物理学的新发展;同时,一旦发现更适于应用或具有更高临界温度的超导体,便可能像集成电路那样成为带动世界经济社会发展的新增长点。
作为国家重大专项,在实施两年多的时间里,已经利用电化学插层法成功合成出两种新的铁硒基高温超导材料,并且发现这些新的超导材料具有与铜基高温超导体相似的超导预配对现象,还发现了二维结构对铁硒基超导体中高温超导的形成具有重要的影响。
如今超导已经走进的我们的生活,如高温超导滤波器已被应用于手机和卫星通讯,并明显改善了通信质量;超导量子干涉器件(SQUID)装备在医疗设备上使用,则大大加强了对人体心脑探测检查的精确度和灵敏度。而且我们的超导研究将推动我们超导量子计算领域的发展。
如今中国的高温超导材料探索在国际上具有领先地位,接下来需要在二维非常规超导体新材料探索和机理研究方向上取得突破,才能继续巩固我们领先的地位。
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