赵忠贤院士：发现液氮温区的超导材料，将铁基高温超导体临界温度提升至55K

来源：DeepTech深科技 2023-08-22 20:25:25

近期，有关超导的话题分外火热，不仅引发全球物理界的讨论和关注，还朝着诸多行业领域蔓延。

在中国超导研究领域，有一位不容忽视的泰斗级人物，其便是中国科学院物理研究所院士。基于他和研究团队所取得的卓著成果，中国超导研究成功迈入国际前列，也因此成为世界著名的超导物理学家。

图丨赵忠贤（来源：）

(资料图片仅供参考)

首次发现液氮温区的超导材料，将铁基高温超导体临界温度提升至 55K

从 1911 年荷兰物理学家首次发现超导现象，到 20 世纪 50 至 60 年代，以铌钛（NbTi）超导合金为代表的实用超导体材料被人们找到，自此，科学家们开启对低温超导技术的研究热潮。

以 40 开尔文（Kelvins，K）为界，超导材料可以被划分为低温超导材料和高温超导材料，前者的临界温度小于 40K，后者则大于等于 40K。

找到临界温度更高的超导体材料，特别是在液氮温度范围内实现超导的材料，是该领域科学家们一直以来的梦想。

1964 年，从中国科学技术大学技术物理系毕业以后，就进入中国科学院物理研究所，开始研究超导材料。经过十年研究积累，他和研究团队认识到结构不稳定性和高温超导及超导临界温度之间存在关联。

1986 年，德国和瑞士两位科学家，即约翰内斯·格奥尔格·贝德诺兹（Johannes Georg Bednorz）和卡尔·亚历山大·穆勒（Karl Alexander Müller），在其制备的样品钡镧铜氧（Ba-La-Cu-O）中，发现 35K 的高温超导电性，并把相关论文发表在德国《物理学杂志》上。

“我们一看到他们的论文，立刻就产生了共鸣，于是便开始抓紧重复他们的结果，希望找到更高临界温度的超导体。”表示。

虽然当时的研究条件十分困难，但他们对于铜氧化合物超导电性的重要性却非常有信心。因此，与合作者凝聚全部力量，并充分发挥各自的专长，不断解决过程中遇到的各种困难。

在苦干和巧干的加持下，他们从钡镧铜氧系统中观察到 70K 的超导迹象，并意识到稀土掺杂对超导迹象的影响，最终发现临界温度为 92.8K 的钡钇铜氧（Ba-Y-Cu-O）超导体，成功地将临界温度提高至液氮温区。

这一成果不但极大地促进全球高临界温度超导体的研究，也提高了中国物理学界在国际上的地位，而也因此当选第三世界科学院院士，并荣获首届陈嘉庚物质科学奖、第三世界科学院物理奖、国家自然科学奖一等奖等奖项。

除此之外，在探索高温超导体方面，也取得了显著成就。他和团队先后合成了一系列 50K 以上铁基超导体，包括氟掺杂镨氧铁砷化合物、氟掺杂钕氧铁砷化合物等，最终创下 55K 的铁基超导体转变温度纪录。

综上，基于该课题组在铜氧化物方面发现第一个液氮温区的超导材料，以及在铁基超导体方面创造并保持了在块状材料中超导转变温度的记录，也于近日获得 2023 未来科学大奖的物质科学奖项，表彰其对高温超导材料的突破性发现和对转变温度的系统性提升所作出的开创性贡献。中国科学院院士与他共同获得本次奖项。

那么，提高超导体临界温度究竟有何意义？表示：“有一个应用就是利用超导磁体产生磁场，让被加工的金属在其中运动并产生涡流加热，理论上这要比传统的电磁感应加热方法节能 30%，实际应用中甚至能达到 50%。我认为这是液氮温度超导体出现之后，带来的一个非常新的技术和应用。”

目前，还在带领团队探索新的超导体，并在努力地寻找新的高温超导物理机制，以推动临界温度的进一步提高。此外，其还致力于推动高温超导在电子学方面的应用。

“有压力要比没有压力好，但不要一直顶着”

据介绍，于 1941 年在辽宁新民出生，从中国科学技术大学毕业后，便走上科研道路，长期投身低温与超导研究，以及探索高温超导电性研究。

在他看来，对他科研道路影响最大的人，是大学时代的老师们。“中国科学技术大学的老师们，在我读书的年代都是鼎鼎有名的，比如技术物理系的严济慈先生，教量子力学的朱洪元先生，数学系授课的华罗庚先生，教物理力学系的钱学森先生等等。我认为他们作为榜样，给我带来非常大的影响。”或许正是这些老师们潜移默化的影响，让能够更好地面对科研中遇到的诸多挫折和困难，并始终一往无前地努力奋进。如今，作为科技工作者，他希望能够通过自己的科学研究，造福人民、服务国家，也期待能够为人类文明的发展作出贡献。在这种价值观的推动下，他平和坦然地看待各种压力，并借助读书、听音乐、休息、看照片等方法解决压力。他认为：“有压力要比没有压力好，但是在压力过大的时候必须缓解，不要一直顶着。”谈及学生培养，也有自己的原则，即坚持师傅领进门，修行在个人。“所以要发挥每个人的专长。”他这样说，“我能做的就是点个方向，另外就是在符合每个学生专长的基础上，重点培养他的能力。而且，我认为一个人能不能成长起来，关键在于他所承担的责任，因此从某种意义上说，给他责任就是对他最好的培养。”经过多年来在超导领域孜孜不倦的研究，获得过国家奖、国际奖和民间奖等重大奖项。对于这些奖项，他表示，科学没有国界，但科学家有祖国，因此国家奖对其来说是一种肯定、荣誉和更大的鞭策；马蒂亚斯奖这种国际奖是国际同行对其工作贡献的赞赏和鼓励；而本次获奖，则展现了民间推动科学进步的力量，令他感到非常荣幸，也激励他继续扬帆前行。

支持：邹名之

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