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中科院物理所和中国科大团队:挑战麦克米兰极限

www.jyb.cn 2014年01月11日   来源:中国教育新闻网—中国教育报

  挑战麦克米兰极限

  ——访2013年度国家自然科学奖一等奖获得者中科院物理所和中国科大团队 

  获奖五人合影(从左至右:王楠林、陈仙辉、赵忠贤、闻海虎、方忠)。科学网 供图

  2014年1月10日,国家科技奖励大会在北京人民大会堂隆重召开。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奖一等奖。之前,这一奖项已经连续3年空缺。

  璀璨明珠,希望之星

  在超导研究的历史上,已经有10人获得了5次诺贝尔奖,其重要性不言而喻。超导的机理以及全新超导体的探索仿佛是镶嵌在山巅的一颗璀璨明珠,吸引全世界无数的物理学家甘愿为之攀登终生。

  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。

  是否人类对超导的应用确实只能被限制在40K以下,还是麦克米兰使用的传统理论本身存在缺陷?中国科大陈仙辉研究组和物理所王楠林研究组,同时独立在掺F的SmOFeAs和CeOFeAs中观测到了43K和41K的超导转变温度,突破了麦克米兰极限,从而证明了铁基超导体是高温超导体。这一发现在国际上引起了极大的轰动,标志着经过20多年的不懈探索,人类发现了新一类的高温超导体。

  突破极限,勇攀新高

  中国科大陈仙辉组在突破麦克米兰极限后,又对电子相图和同位素效应进行了深入研究,发现在相图区间存在超导与磁性共存和超导电性具有大的铁同位素效应,这些现象后来都被证明是大多数铁基超导体的普适行为,为理解铁基超导体的超导机理提供了重要的实验线索。

  物理所王楠林组从实验数据出发,猜测LaOFeAs在低温时有自旋密度波或电荷密度波的不稳定性,超导与其竞争。闻海虎小组合成了首个空穴型为主的铁基超导体。方忠与实验工作者深入合作,进一步加强了有关物性研究。方忠及其合作者计算了LaOFeAs的磁性,并且得到了和猜测一致的不稳定性,做出了“条纹反铁磁序自旋密度波不稳定性与超导竞争”的判断。这一预言随后被国外同行的中子散射实验证实。

  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SCI共他引5145次,相关成果在国际学术界引起强烈反响。

  默默无闻,无私奉献

  在5名获得国家自然科学奖一等奖的科学家背后,有着一个庞大的研究团队。他们虽然默默无闻,但所做的杰出贡献都在铁基超导体的研究中熠熠闪光。

  物理所的靳常青在铁基超导体1111体系和122体系之外,找到了第三种全新的以LiFeAs为代表的111体系超导体。丁洪是国家第一批“千人计划”入选者。他放弃了美国波士顿学院的终身教授职位毅然回国,回国后的第二天就投入到了铁基超导的研究当中。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。

  就是这样一群值得世人崇敬的科学家,积极进取,努力拼搏,淡泊名利,勇攀高峰,让世界对中国竖起了大拇指。而他们却一点也不觉得自己做了什么了不起的事情。就像赵忠贤院士说的那样:“荣誉归于国家,成绩属于集体,个人只是其中的一分子,是每一个物理所人心中的信条。”(记者 俞路石)

  《中国教育报》2014年1月11日第2版



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{编辑:张贵勇}

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