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高溫超導最新進展

來源：科技日報

後來居上 高溫超導重大突破令世界震驚

科技創新70年·曆程

9月初，來自西南交通大學軌道交通實驗室的高溫超導磁懸浮車亮相四川國際科技博覽會，引發廣泛關注。

高溫超導是世界上最前沿的研究之一，它是具有相對較高臨界溫度的物質在液态氮環境下産生的超導現象。醫院裡的核磁共振成像、高能加速器、磁約束核聚變裝置等都是超導的重要應用。2012年發現“上帝粒子”的歐洲核子研究中心大型強子對撞機中，幾十公裡長的超導加速環和多個有幾層樓高的超導探測器都是最關鍵的部件。

對于高溫超導的發展之路，中科院院士、物理學家趙忠賢說：“我們口袋裡裝着許多把鑰匙，同時還在不斷地制造出新的鑰匙，其中一把能夠開啟科學之門。我們要做的，就是不懈努力，制造、修改每一把鑰匙，直到打開這扇大門，解開未知之謎。”

起步，探索高臨界溫度超導體

2017年，趙忠賢獲頒2016年度國家最高科學技術獎，表彰他在高溫超導研究領域的成就, 以及對我國高溫超導研究從起步、追趕、到跻身國際前列所作出的傑出貢獻。我國高溫超導之路，趙忠賢是親曆者。

世界超導研究開始于1911年，而我國的超導研究起步于20世紀50年代。趙忠賢于20世紀70年代中期決定從事探索高臨界溫度超導體的研究，并發表文章，提出“超導臨界溫度能夠達到40K至55K”，在當時被認為是很大膽的觀點。10年後，趙忠賢團隊推翻了傳統理論，向全世界證明超導臨界溫度是可以超過40K的，突破這一麥克米蘭極限溫度的超導體，被稱作高溫超導體，引發世界物理學界的震動。

這一階段的研究對科學家來說是一段艱難的曆程。沒有設備，沒有團隊，沒有經費。“熱的時候堅持，冷的時候也堅持。”趙忠賢說。他與同事自己動手繞制燒結爐，将趁着大減價時淘換下來的“土炮”當作“重型武器”使用，才有了後來的成果。

中科院超導國家重點實驗室研究員孫力玲與趙忠賢共事多年，她在接受科技日報記者采訪時說，趙老師給她印象最深的就是他對科研方向的堅持，他真的做到了紮下根，決定一個方向然後就全力以赴。

1987年，趙忠賢團隊獨立發現了臨界溫度93K的液氮溫區超導體，并在國際上首次公布其元素組成：钇—鋇—銅—氧。國際同行開始關注中國科學家的研究，并稱趙忠賢為“北京的趙”。

振奮，科研與人才雙豐收

2008年，趙忠賢帶領團隊将鐵基超導體的臨界溫度提高到50K以上，并将這一紀錄保持至今，實現了高溫超導研究領域的第二次突破。2013年，薛其坤院士團隊在國際上首次實驗發現量子反常霍爾效應，他和團隊在薄膜氧化物界面高溫超導領域的研究也被認為是重要進展。

薛其坤說，在長期的科研攻關中，讓他最驕傲的，是團隊裡成長起來一大批年輕的科學家。“薛老師，量子反常霍爾效應出來了，等待詳細測量。”量子反常霍爾效應發現後薛其坤收到的那條通知短信，來自他的學生常翠祖，這位年輕的博士現在已經是學界的新星。

業内人士認為，“近20年的時間裡，世界上有不少國家對高溫超導，特别是銅氧化物的投入大幅減少，但我國對于科學研究的持續支持，使得國内超導領域的人才和科研都有了較大的提升。”中科院物理所周興江、清華大學王亞愚、北京大學王健以及上海交大賈金鋒等青年科學家都被寄予厚望。高溫超導的人才梯隊已經形成。

改變世界，高溫超導新期待

利用目前已發現的高溫超導材料，研制相關設備，滿足生産生活需求，讓超導科技盡快造福人類，是我國科學家努力的重要方向。

在中科院物理所研究員鄭東甯看來，超導的應用前景越來越光明，國内已經有電廠使用超導技術；國外，德國利用高溫超導磁體的渦流加熱技術，将鋁材熱加工的電能轉化效率提高30%，日本已計劃在2027年運行采用超導的時速500公裡的磁懸浮列車。“一旦超導技術得到廣泛的應用，将為人類創造相當可觀的效益。”他強調。

高溫超導乃至未來的室溫超導一旦取得突破，超導的應用難度和成本将極大降低，從而對人類社會産生難以想象的影響。

超導研究已經在中國“土壤”深深紮根，如果有一天，超導又有新的突破，相信其中一定有中國人的身影，趙忠賢如是說。