赵忠贤:液氮温区超导体的发现

作者: 赵忠贤

来源: 《科学》杂志2016年第4期

发布日期: 2017-01-12

本文介绍了赵忠贤院士在液氮温区超导体的发现及其在超导领域的研究历程,包括其获得的国家最高科学技术奖和国际奖项,以及中国在超导研究方面的集体努力和成就。

2017年1月9日,2016年度国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂举行。本刊作者、中国科学院物理研究所研究员、中国科学院院士赵忠贤获得国家最高科学技术奖。1987年2月,赵忠贤及合作者独立发现液氮温区高温超导体,并在国际上首次公布其元素组成为Ba-Y-Cu-O。1987年,获得第三世界科学院(现更名为发展中国家科学院)物理奖,这是中国科学家首次获此奖项。

1989年,因“液氮温区氧化物超导电性的发现”获国家自然科学奖集体一等奖(排名第一)。2008年,日本报道了LaFeAsO有26K的超导电性,赵忠贤认识到其中可能孕育新的突破,并提出轻稀土元素替代和高温高压的合成方案,率先将铁基超导体的临界温度从26K提高到52K,显著超过40K的麦克米兰极限。很快,研究团队又合成了绝大多数50K以上的系列铁基超导体,创造了大块铁基超导体55K的最高临界温度纪录。

2013年,赵忠贤因“40K以上铁基高温超导体的发现及若干基本物理性质研究”荣获国家自然科学奖一等奖。2015年,荣获国际超导领域重要奖项Matthias奖。

赵忠贤院士1988年曾于《科学》发表《液氮温区超导体的发现》一文,读者从中可以了解中国高温超导研究起步并迅速达到世界前列的那段岁月。本文为2016年度国家最高科学技术奖获得者赵忠贤教授于1988年1月在《科学》杂志上发表的文章。

在当时发现液氮温区超导体的世界性研究热中,中国科学院物理研究所的研究人员做了出色的工作,受到世人瞩目,主要研究者赵忠贤因此荣获第三世界科学奖。喜庆之时,人们也期待着中国的超导研究继续保持先进水平。

液氮温区超导体的发现,是国际超导界一致努力的结果。长期来,各国的科学家都在寻找高温超导体,从理论和实验上做了多方面的探索。先导者的工作先导者的功绩是令人难以忘怀的。他们在理论和实验上对高温超导体的探索工作,启发了后人的思路,为后人的突破奠定了基础。虽然他们的工作并非十全十美,但只要能给人以启迪,就是宝贵的财富。

我们的超导研究我们国内取得的突破是30年来物理学界集体智慧的结晶,这次突破出现在中国科学院物理研究所,正是集体攻关的成果。杨国桢所长和学术委员会主任李荫远先生,一直在领导、组织协调各方面的工作。50年代初,当时国内物理学界的有识人士都认为必须发展低温技术,在他们的推动下,物理所由洪朝生先生负责,很快建立了低温条件。没有由液氮、液氢到液氦的一整套低温技术,不可能有以后超导研究的一系列进展。

1958年,物理所曾提出了80开超导体的设想,并做了一些工作,虽然没成功,但毕竟是中国人向高温超导体发起的第一次冲击。

研究的前景超导体研究发展的前景如何,这是大家普遍关心的问题,从目前来看,谁都不能肯定和否定室温超导体的存在。一些有关240k的报道还缺少充分证据,在我们的实验中也观测到类似的现象,尽管电阻下降了百分之九十多,完全零电阻与抗磁性这两个主要特征都未确定出现。

但这些却不能说明室温超导完全不可能。当然,想达到此目标也不是轻而易举的。我们制备的现有超导材料,临界电流大约500 A/cm2以上,在很多方面便无法与其他导电材料相竞争。因此,我们还要加强材料物性和理论方面的研究。我国的经济力量目前还无法与美、日等国相比,但我国有丰富的稀土资源,有人才,因此可以在材料研究上下功夫,在发展电子学上下功夫。前期从经济效益考虑,应注意“专利”权。

本文刊载于《科学》杂志2016年第4期。《科学》杂志于1915年1月在上海问世,是我国历史最长的综合性科学刊物。杂志定位为高级科普期刊,致力于科学知识、理念和科学精神的传播,科学与人文互动,历史和前沿并举,为提升我国全民科学素质和建设创新型国家服务。杂志现任主编为中国科学院院长白春礼院士,主办单位为上海科学技术出版社。

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