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铁基高温超导获国家最高科技奖 航空航天前景广

发布时间:2015-05-10 12:00:15

铁基高温超导获国家最高科技奖 航空航天前景广

中国铁基超导研究发展纪实

图为赵忠贤研究组

铁基高温超导获国家最高科技奖 航空航天前景广

资料图:高温超导体

科学网快讯 正在举行的2013年国家科学技术奖励大会上,中国科学院物理研究所/中国科技大学“40K以上铁基高温超导体的发现及若干基本物理性质的研究”获2013年度国家自然科学一等奖。

以赵忠贤、陈仙辉、王楠林、闻海虎、方忠为代表的中国科学院物理研究所/北京凝聚态国家实验室(筹)(以下简称“物理所”)和中国科学技术大学(以下简称“中国科大”)研究团队因为在“40K以上铁基高温超导体的发现及若干基本物理性质研究”方面的突出贡献获得了国家自然科学一等奖。之前,这一奖项已经连续3年空缺。

自2000年起,国家自然科学一等奖13年里有9次空缺,目前已连续空缺3年。1989年,物理研究所“液氮温区氧化物超导体的发现及研究”曾获当年国家自然科学一等奖。

张存浩院士简介

张存浩,男,中国科学院院士,第三世界科学院院士。山东无棣人,1928年2月出生。他是中国著名物理化学家,中国高能化学激光奠基人、分子反应动力学奠基人之一,长期从事催化、火箭推进剂、化学激光、分子反应动力学等领域的研究,取得多项国际先进成果。

上世纪50年代,张存浩与合作者研制出水煤气合成液体燃料的高效熔铁催化剂,乙烯及三碳以上产品产率超过当时国际最高水平。60年代,他致力于固液和固体火箭推进剂及发动机的研究,与合作者首次提出固体推进剂燃速的多层火焰理论,比较全面完整地解答了固体推进剂的侵蚀燃烧和临界流速现象。

上世纪70年代,张存浩开创了中国高能化学激光的研究领域,主持研制出中国第一台氟化氢/氘化学激光器,整体性能指标达到当时世界先进水平。80年代以来,他开拓和引领中国短波长高能化学激光的研究和探索。1983年,他与合作者开展脉冲氧碘化学激光器研究;1985年,在国际上首次研制出放电引发脉冲氧碘化学激光器,效率及性能处于世界领先地位;1992年,研制出中国第一台连续波氧碘化学激光器,整体性能处于国际先进水平。

张存浩院士还注重化学激光的机理和基础理论研究,取得了多项国际先进或领先的研究成果:在国际上首创研究极短寿命分子激发态的“离子凹陷光谱”方法,并用该方法首次测定了氨分子预解离激发态的寿命为100飞秒。该成果被《科学》主编列为亚洲代表性科研成果之一。他还在国际上首次观测到混合电子态的分子碰撞传能过程中的量子干涉效应,并明确了此量子干涉效应本质上是一种物质波的干涉。这项成果被评为2000年中国十大科技进展新闻。

事实+

什么是“铁基高温超导”?

超导,全称超导电性,是20世纪最伟大的科学发现之一,指的是某些材料在温度降低到某一临界温度,或超导转变温度以下时,电阻突然消失的现象。具备这种特性的材料称为超导体。

物理学家麦克米兰根据传统理论计算断定,超导体的转变温度一般不能超过40K(约零下233摄氏度),这个温度也被称为麦克米兰极限温度。

中国科学家首先发现了转变温度40K以上的铁基超导体,接着又发现了系列的50K以上的铁基超导体。

在超导研究的历史上,已经有10人获得了5次诺贝尔奖,其科学重要性不言而喻。目前,超导的机理以及全新超导体的探索是物理学界最重要的前沿问题之一。同时,超导在科学研究、信息通讯、工业加工、能源存储、交通运输、生物医学乃至航空航天等领域均有重大的应用前景,受到人们的广泛关注。

物理所和中科大的科学家们在铁基高温超导研究中引领了国际研究的热潮。1989年,物理研究所“液氮温区氧化物超导体的发现及研究”就曾获当年国家自然科学一等奖。

五位获奖科学家成果丰硕

上个世纪九十年代中后期,国际物理学界倾向认为铜氧化物超导体能给出的信息基本上被挖掘殆尽,通过铜氧化物超导体探索高温超导机理的研究遇到了瓶颈,国际上的相关研究也进入低谷。但超导研究所的研究人员们一直坚持在高温超导研究领域默默耕耘。

这些年来,铁基超导体系不断产出优秀论文,引起了强烈的国际反响。物理所的靳常青找到了第三种全新的以LiFeAs为代表的111体系超导体,这对进一步探索高温超导的内在物理机制和提高超导转变温度都有重要的意义。

丁洪放弃了美国波士顿学院的终身教授职位,毅然回国后的第二天就投入到了铁基超导的研究当中。他首次在实验上提出了铁基超导体的能隙对称性,解决了这个曾在铜氧化物超导体中被长时间争论的问题。

任治安当时是赵忠贤组的主要成员之一,之前也是赵忠贤的博士生,直接与其他80后一起合成了一系列转变温度在50K以上的铁基超导体。

王楠林研究组当时有一员干将名叫陈根富,2007年10月回国加入该组后,即着手开展了LaFeAsO等铁砷超导材料的探索合成工作。他不但率先发现了41K的CeFeAs(O,F)新超导体,还首次生长出了一批高品质的超导单晶样品,推动了相关铁基超导机理的研究。

在五名获得国家自然科学一等奖的科学家背后,有着一支庞大的研究团队。他们反复强调说,自己只是中国科研人员中一个最最普通的集体。

截至2013年1月4日,铁基超导体的8篇代表性论文SCI共他引3801次, 20篇主要论文共SCI他引5145次。相关成果被众多国际知名学术刊物专门评述或作为亮点跟踪报道。

著名理论物理学家,美国佛罗里达大学Peter Hirschfeld教授说:“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(凝聚态物理强国)行列”;美国斯坦福大学Steven Kivelson教授说:“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。”(腾讯新闻综合科学网报道)