铁基超导 中国主导

本刊编辑部

铁基超导 中国主导

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在经历连续3年的空缺之后，2014年1月10日，来自中国科学院物理所和中国科技大学的研究团队，以“40K以上铁基高温超导体的发现及若干基本物理性质研究”问鼎国家自然科学一等奖。

我国超导科技取得的辉煌成就和影响远远超出了学术、科研和工业制造领域。而铁基超导作为2008年才开始起步的研究项目，以新锐姿态成为超导领域最受重视的板块，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？针对它的研究对我们有什么影响呢？

世界上有许多单质金属及其合金在特殊条件下都是超导体，即电阻为零，而且还具有完全抗磁性的特性。一旦进入超导态，材料内部磁感应强度即为零，于是超导体就如同练就了“金钟罩、铁布衫”，外界磁场根本“进”不去。正是由于这些特性，超导才具有极其深远的应用前景：利用零电阻的超导材料代替有电阻的常规金属材料，可节约输电过程中造成的大量热损耗；可组建超导发电机、变压器、储能环；可在较小空间内实现强磁场，从而获得高分辨率的核磁共振成像，或进行极端条件下的物性研究，或发展安全高速的磁悬浮列车……

然而，要让这些物质进入超导态，必须满足一个十分苛刻的条件——环境温度接近绝对零度。所以，之前提到的那些应用前景在现实生活中很难实现。

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℃），这个温度也被称为“麦克米兰极限温度”。然而，德国、日本科学家却相继发现了打破这一定律的物质。而两组中国团队更是几乎同时在实验中分别观测到了43K和41K的超导转变温度，突破了“麦克米兰极限”，证明铁基超导体是继铜氧化物后的又一类非常规高温超导体，在国际上引起极大轰动。随后，一个来自中科院的研究组将该类铁砷化合物的超导临界温度提升至55K（零下218.15摄氏度），利用高压合成技术制备出一大批不同元素构成的铁基超导材料并制作了相图，这标志着铁基高温超导家族基本确立。而中国科学家此次所使用的材料制备技术等为国际科学界进一步研究超导体提供了新工具。

“有人说，人类文明史可以用材料来划分，石器时代、青铜时代、铁器时代……那么，下一个可以用来划分时代的材料就是超导体。如果室温超导体真的能够得到应用，那它将给我们的生活带来翻天覆地的变化，就像《阿凡达》呈现的一样，居住在悬浮的超导屋里；出门驾乘无轨无轮的超导车；只要充一次电，手机、电脑就能用上好几个月……”如果你真的享受到了这一切，请别忘了中国的铁基超导科学家们。