铁基超导体是铜基超导体之后第二个备受关注的高温超导体系-新闻晚知道
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材料温度-铁基超导体是铜基超导体之后第二个备受关注的高温超导体系

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1987年2月,中、美團隊幾乎同時發表各自成果:在釔鋇銅氧化物體系中發現了90K以上的臨界溫度,首次突破液氮溫區,超導學家因此可以使用廉價的液氮來冷卻超導材料。儘管銅基化合物一系列不理想的特性,限制了它在電氣領域的應用,但銅基超導體的存在挑戰了傳統理論。中國小組這次搶先發表重大發現,也讓國際超導學界看到了東方古國的競爭力。

今天鐵基超導研究領域被引用數排名靠前的論文,半數來自中國,在凝聚態物理領域,中國已經成為一個強國。

如今,在超導應用領域,中國同樣處於世界前列。如位於合肥的「人造小太陽」——超導托克馬克裝置EAST,2018年再次創造可控核聚變實驗紀錄,實現電子溫度1億攝氏度等離子體運行。此外,中國還擁有世界先進的超導磁懸浮列車技術。

超導現象,指的是降低到一定溫度的導體,電阻會下降到零的現象。如果發現在室溫下具備超導特性的材料,人類利用電流的各項技術就會有所飛躍。這是一頂誘人的科學皇冠。在傳統的理論框架里,金屬超導體的臨界溫度,有一個40K的理論上限,稱作麥克米蘭極限,而室溫通常在300K,相差如此之大,似乎無法彌合;而後來化合物超導性的發現,使高溫超導體成為可能。

為超導研究打強心劑鐵基超導體是鐵元素扮演主角的、有超導性的混合材料。鐵基超導體是銅基超導體之後第二個備受關注的高溫超導體系。對它的研究是超導物理的最熱領域,中國在這一領域的開闢中發揮了關鍵作用,今天鐵基超導研究領域被引用數排名靠前的論文,半數來自中國。

2008年中國人又有重大發現。中科院和中科大的研究者敏感地捕捉到了一則訊息——有科研人員在含鐵化合物中發現了超導性;中國科學家很快使用稀土替代法製備出一系列鐵基化合物。2008年3月28日,中國高溫超導研究奠基人之一趙忠賢帶領的小組報告稱,氟摻雜鐠氧鐵砷化合物的高溫超導臨界溫度可達52K,很快他們又發現了55K的鐵基超導材料——又一個超越麥克米蘭極限的高溫超導家族被發現了。突破只在一瞬間,卻震動了國際學界。

之後的幾年,中國科學家發現了大量的鐵基材料支系,並估計其家族成員有3000多種,是迄今最龐大的一類超導材料。鐵基高溫超導體的發現,為多年徘徊不前的超導研究注入了一針強心劑。相比銅基超導體,鐵基超導體有更加豐富的物理性質和更有潛力的應用價值,可能會讓人們探明高溫超導的機制。如同《科學》雜誌報道所說:「中國如洪流般不斷湧現的研究結果,標志著在凝聚態物理領域,中國已經成為一個強國。」

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