中國(guó)高溫超導(dǎo)重大突破令世界震驚 磁懸浮電廠可應(yīng)用

　　9月初，來(lái)自西南交通大學(xué)軌道交通實(shí)驗(yàn)室的高溫超導(dǎo)磁懸浮車亮相四川國(guó)際科技博覽會(huì)，引發(fā)廣泛關(guān)注。

　　高溫超導(dǎo)是世界上最前沿的研究之一，它是具有相對(duì)較高臨界溫度的物質(zhì)在液態(tài)氮環(huán)境下產(chǎn)生的超導(dǎo)現(xiàn)象。醫(yī)院里的核磁共振成像、高能加速器、磁約束核聚變裝置等都是超導(dǎo)的重要應(yīng)用。2012年發(fā)現(xiàn)“上帝粒子”的歐洲核子研究中心大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)中，幾十公里長(zhǎng)的超導(dǎo)加速環(huán)和多個(gè)有幾層樓高的超導(dǎo)探測(cè)器都是最關(guān)鍵的部件。

　　對(duì)于高溫超導(dǎo)的發(fā)展之路，中科院院士、物理學(xué)家趙忠賢說(shuō)：“我們口袋里裝著許多把鑰匙，同時(shí)還在不斷地制造出新的鑰匙，其中一把能夠開啟科學(xué)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(dǎo)體

　　2017年，趙忠賢獲頒2016年度國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)，表彰他在高溫超導(dǎo)研究領(lǐng)域的成就， 以及對(duì)我國(guó)高溫超導(dǎo)研究從起步、追趕、到躋身國(guó)際前列所作出的杰出貢獻(xiàn)。我國(guó)高溫超導(dǎo)之路，趙忠賢是親歷者。

　　世界超導(dǎo)研究開始于1911年，而我國(guó)的超導(dǎo)研究起步于20世紀(jì)50年代。趙忠賢于20世紀(jì)70年代中期決定從事探索高臨界溫度超導(dǎo)體的研究，并發(fā)表文章，提出“超導(dǎo)臨界溫度能夠達(dá)到40K至55K”，在當(dāng)時(shí)被認(rèn)為是很大膽的觀點(diǎn)。10年后，趙忠賢團(tuán)隊(duì)推翻了傳統(tǒng)理論，向全世界證明超導(dǎo)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(dǎo)體，被稱作高溫超導(dǎo)體，引發(fā)世界物理學(xué)界的震動(dòng)。

　　這一階段的研究對(duì)科學(xué)家來(lái)說(shuō)是一段艱難的歷程。沒有設(shè)備，沒有團(tuán)隊(duì)，沒有經(jīng)費(fèi)。“熱的時(shí)候堅(jiān)持，冷的時(shí)候也堅(jiān)持。”趙忠賢說(shuō)。他與同事自己動(dòng)手繞制燒結(jié)爐，將趁著大減價(jià)時(shí)淘換下來(lái)的“土炮”當(dāng)作“重型武器”使用，才有了后來(lái)的成果。

　　中科院超導(dǎo)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員孫力玲與趙忠賢共事多年，她在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)說(shuō)，趙老師給她印象最深的就是他對(duì)科研方向的堅(jiān)持，他真的做到了扎下根，決定一個(gè)方向然后就全力以赴。

　　1987年，趙忠賢團(tuán)隊(duì)獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了臨界溫度93K的液氮溫區(qū)超導(dǎo)體，并在國(guó)際上首次公布其元素組成：釔—鋇—銅—氧。國(guó)際同行開始關(guān)注中國(guó)科學(xué)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(lǐng)團(tuán)隊(duì)將鐵基超導(dǎo)體的臨界溫度提高到50K以上，并將這一紀(jì)錄保持至今，實(shí)現(xiàn)了高溫超導(dǎo)研究領(lǐng)域的第二次突破。2013年，薛其坤院士團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)量子反?；魻栃?yīng)，他和團(tuán)隊(duì)在薄膜氧化物界面高溫超導(dǎo)領(lǐng)域的研究也被認(rèn)為是重要進(jìn)展。

　　薛其坤說(shuō)，在長(zhǎng)期的科研攻關(guān)中，讓他最驕傲的，是團(tuán)隊(duì)里成長(zhǎng)起來(lái)一大批年輕的科學(xué)家。“薛老師，量子反常霍爾效應(yīng)出來(lái)了，等待詳細(xì)測(cè)量。”量子反常霍爾效應(yīng)發(fā)現(xiàn)后薛其坤收到的那條通知短信，來(lái)自他的學(xué)生常翠祖，這位年輕的博士現(xiàn)在已經(jīng)是學(xué)界的新星。

　　業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，“近20年的時(shí)間里，世界上有不少國(guó)家對(duì)高溫超導(dǎo)，特別是銅氧化物的投入大幅減少，但我國(guó)對(duì)于科學(xué)研究的持續(xù)支持，使得國(guó)內(nèi)超導(dǎo)領(lǐng)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(xué)王亞愚、北京大學(xué)王健以及上海交大賈金鋒等青年科學(xué)家都被寄予厚望。高溫超導(dǎo)的人才梯隊(duì)已經(jīng)形成。

　　改變世界，高溫超導(dǎo)新期待

　　利用目前已發(fā)現(xiàn)的高溫超導(dǎo)材料，研制相關(guān)設(shè)備，滿足生產(chǎn)生活需求，讓超導(dǎo)科技盡快造福人類，是我國(guó)科學(xué)家努力的重要方向。

　　在中科院物理所研究員鄭東寧看來(lái)，超導(dǎo)的應(yīng)用前景越來(lái)越光明，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有電廠使用超導(dǎo)技術(shù)；國(guó)外，德國(guó)利用高溫超導(dǎo)磁體的渦流加熱技術(shù)，將鋁材熱加工的電能轉(zhuǎn)化效率提高30%，日本已計(jì)劃在2027年運(yùn)行采用超導(dǎo)的時(shí)速500公里的磁懸浮列車。“一旦超導(dǎo)技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，將為人類創(chuàng)造相當(dāng)可觀的效益。”他強(qiáng)調(diào)。

　　高溫超導(dǎo)乃至未來(lái)的室溫超導(dǎo)一旦取得突破，超導(dǎo)的應(yīng)用難度和成本將極大降低，從而對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生難以想象的影響。

　　超導(dǎo)研究已經(jīng)在中國(guó)“土壤”深深扎根，如果有一天，超導(dǎo)又有新的突破，相信其中一定有中國(guó)人的身影，趙忠賢如是說(shuō)。

　　轉(zhuǎn)自：科技日?qǐng)?bào)

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