您现在的位置:新闻首页>科技

持之以恒会有认识上的升华

2020-04-04 19:15编辑:何莉人气:


 
 
持之以恒会有认识上的升华  
——从高温超导研究看原始创新  

持之以恒会有认识上的升华

1987年2月20日凌晨,13位研究者合影。物理所供图

1987年2月20日凌晨,一张合照在中国科学院物理研究所(以下简称物理所)诞生。照片里的13位研究者眉头舒展,他们刚刚书写了中国超导研究的新历史:制备出起始转变温度92.8开尔文(K,约合-173.15摄氏度)的钇钡铜氧超导样品。

合影中,46岁的赵忠贤坐在第一排最右侧,1989年,他作为第一完成人,与研究集体共获国家自然科学奖一等奖。这是中国学者在超导领域首次取得重大突破,由此掀起了全球的高温超导热。

之后20余年,热度渐散,有人转行、离开,而以赵忠贤为代表的一批人仍在默默坚守。

2013年,连续空缺3年的国家自然科学奖一等奖花落物理所和中国科学技术大学(以下简称中国科大)。赵忠贤又一次作为第一完成人,与中国科大教授陈仙辉等人凭借在铁基高温超导领域的卓越贡献获奖。

高温超导自出现以来,不断颠覆人们的固有认知,旧理论已无法解释新现象。恰恰在这无理可循的几十年,中国学者抓住机会,将板凳坐热,掀起又一轮高潮。

扎根:判断力+勇气

超导是指某些材料在降到一定温度时,电阻消失为零的现象。既有重大的应用前景,又是迷人的科学问题。

1986年,瑞士科学家贝德诺兹和缪勒首次在镧钡铜氧化合物中观测到超导电性,临界温度高达35K——在此之前,人们普遍认为超导体一定来自常规金属和合金,且临界温度不会超过40K,即存在“麦克米兰极限”。而缪勒等人用到的材料是金属氧化物。“此类材料多半是绝缘体,这与超导似乎格格不入。”2013年国家自然科学奖一等奖共同完成人、南京大学物理学院教授闻海虎告诉《中国科学报》。

这一发现引起了赵忠贤的共鸣。其实早在上世纪70年代,他就曾大胆设想:更复杂的结构材料可能催生出更高临界温度的超导体。

看罢论文,赵忠贤立刻找来自己在中国科大的同学陈立泉、黄玉珍夫妇,几个人分头做测试和样品制备。1986年12月,陈立泉在黄玉珍合成的样品中观察到临界温度70K的超导现象,但实验结果没能重复。这期间,美国、日本的学者相继发现了更高临界温度的新型超导体,研究小组顿时压力倍增。

1987年春节,赵忠贤和同事坚持工作,从原材料、实验方案、制备方法等方面找原因,最终发现样品的氧含量差异是决定超导与否的关键。历经数十个小时不眠不休,他们终于迎来了文章开头那一幕。当天凌晨,赵忠贤等人合影完又接着制备样品,直到测出三批样品全部超导,且临界温度都在液氮温区,才松了口气。

“瑞士的两位科学家是打开窗户的人,我们进去以后,把它做到液氮温区。”赵忠贤回忆。受制于转变温度,以往超导研究不得不使用昂贵的液氦,更低成本的液氮让后人看到了更多曙光。

1987年2月24日,中国科学院数理学部召开发布会,正式公布赵忠贤等人制备超导样品的元素组成:钇钡铜氧。次日,他们的成果登上《人民日报》。

同年3月,美国物理学会年会临时增加高温超导专门会议,千余人的会议室挤得满满当当,赵忠贤作为最重磅的发言人之一,作了整整20分钟报告。会议从晚上7点多一直持续到第二天凌晨。

高温超导研究迎来世界范围的热潮。尽管当时中国的研究条件比国外差得多,但仍作出关键贡献。

“赵老师他们敢于在氧化物中寻找新型超导体,说明有独特和敏锐的判断力,也需要勇气。”闻海虎说,“我想这就是从0到1的发现。”

积累:兴趣很重要

1987年前后,国内超导研究热度达到顶峰。“只要你有炉子,很容易就烧出样品来。”超导国家重点实验室主任周兴江回忆,那时国内高校几乎全部上阵,还在读大四的他隔几天就能在报纸上看到相关进展,许多年轻人的研究道路就此改变。

此时的赵忠贤做出了一个决定,他和陈立泉联名向国务院建议成立国家超导实验室(现超导国家重点实验室)并获得批准,赵忠贤任首届实验室主任。

1991年,物理所超导国家重点实验室通过验收;次年,中国科大超导研究所成立。但由于铜基超导材料延展性与柔韧性受限,加之机理研究未有突破,应用前景不明朗,研究热度逐渐散去,不少学者纷纷转行。

(来源:网络整理)

  • 凡本网注明"来源:的所有作品,版权均属于中,转载请必须注明中,http://www.kjjjsc.cn。违反者本网将追究相关法律责任。
  • 本网转载并注明自其它来源的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品来源,并自负版权等法律责任。
  • 如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。





图说新闻

更多>>
戴尔2020夏季新品发布 ALIENWARE、戴尔G系列新品全员亮相

戴尔2020夏季新品发布 ALIENWARE、戴尔G系列新品全


返回首页