中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：上世紀(jì)80年代末90年代初，中、美、日三國(guó)科學(xué)家的“超導(dǎo)大戰(zhàn)”至今仍讓人記憶猶新。在那場(chǎng)“大戰(zhàn)”中，中國(guó)科學(xué)院物理研究所超導(dǎo)研究團(tuán)隊(duì)不分晝夜地在實(shí)驗(yàn)室工作，困得實(shí)在受不了了，就在桌子上躺一躺或在椅子上靠一會(huì)兒打個(gè)盹兒，醒了繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)。那時(shí)，他們研究的是銅氧化物高溫超導(dǎo)體。
正是在這一波研究熱潮中，物理所科研人員開創(chuàng)性地使用了便宜而好用的液氮替代昂貴的液氦來實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度，為超導(dǎo)研究和應(yīng)用開辟了一片嶄新的天地，大大方便和加速了全世界的高溫超導(dǎo)研究。
時(shí)隔20年后，日本科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在臨界轉(zhuǎn)變溫度為26K時(shí)，鐵砷化合物具有超導(dǎo)電性。以物理所和中國(guó)科技大學(xué)為代表的中國(guó)科學(xué)家們則發(fā)現(xiàn)一系列高于麥克米蘭極限溫度的鐵基超導(dǎo)體，使之成為第二個(gè)高溫超導(dǎo)家族。他們還創(chuàng)造了鐵基超導(dǎo)體臨界轉(zhuǎn)變溫度的世界紀(jì)錄。
當(dāng)被問及成功的秘訣時(shí)，他們的回答是：堅(jiān)持。
在銅氧化物高溫超導(dǎo)體突破了麥克米蘭極限溫度以后，全世界科學(xué)家對(duì)超導(dǎo)材料的探索一度陷入迷茫，國(guó)際上的相關(guān)研究進(jìn)入低谷。在各種學(xué)術(shù)期刊，特別是那些高影響因子的期刊上發(fā)表高溫超導(dǎo)論文變得愈發(fā)困難。
國(guó)內(nèi)的高溫超導(dǎo)研究也因此受到了影響，有些研究人員在數(shù)次碰壁后紛紛轉(zhuǎn)到其他領(lǐng)域，很多團(tuán)隊(duì)都不得不解散。物理所和中國(guó)科技大學(xué)的超導(dǎo)研究團(tuán)隊(duì)卻一直抱著對(duì)超導(dǎo)科學(xué)的渴求，堅(jiān)守著這塊陣地，持之以恒地進(jìn)行著實(shí)驗(yàn)，無數(shù)次的制備、觀察、放棄、重新開始……
于無聲處聽驚雷。沉寂是在新事物出現(xiàn)之前免不了的一個(gè)階段?！盁岬臅r(shí)候堅(jiān)持，冷的時(shí)候也堅(jiān)持;錢多的時(shí)候堅(jiān)持，錢少的時(shí)候也堅(jiān)持?！?
二三十年的不懈探索，這支隊(duì)伍在鐵基超導(dǎo)材料的探索中掀開了新篇章，創(chuàng)造了中國(guó)超導(dǎo)又一個(gè)新奇跡，使超導(dǎo)界的未來之路又變得光明起來。
正如《科學(xué)》雜志在一篇題為《新超導(dǎo)體將中國(guó)物理學(xué)家推到最前沿》的文章中所說：“中國(guó)如洪流般不斷涌現(xiàn)的研究結(jié)果標(biāo)志著在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域，中國(guó)已經(jīng)成為一個(gè)強(qiáng)國(guó)?！?
“爺爺，磁懸浮火車是誰(shuí)發(fā)明的呀？”“軌道上得安多少磁鐵？”
在孩子們的眼里，應(yīng)中國(guó)科技館之邀向他們進(jìn)行超導(dǎo)科普的中科院院士趙忠賢，儼然成了一個(gè)魔術(shù)師。
“這個(gè)現(xiàn)象是個(gè)物理現(xiàn)象。超導(dǎo)體是宏觀的量子現(xiàn)象。以后還要找到不用液氮降溫，在室溫就能用的超導(dǎo)體。你們?cè)敢馊フ覇?？?
“愿意……”
讓孩子們也為之著迷的超導(dǎo)是物理世界中最奇妙的現(xiàn)象之一。超導(dǎo)作為宏觀量子態(tài)具有極為特殊的物理性質(zhì)和極大的應(yīng)用潛力，特別是在能源方面。有人認(rèn)為21世紀(jì)電力工業(yè)的技術(shù)儲(chǔ)備有兩個(gè)，一個(gè)是超導(dǎo)，另一個(gè)是智能電網(wǎng)。正是因?yàn)槌瑢?dǎo)的特殊性，世界上很多物理學(xué)家都在為尋找更高溫度下的超導(dǎo)材料而努力。
1911年，荷蘭科學(xué)家發(fā)現(xiàn)水銀在極低溫條件下的超導(dǎo)性，開辟了科學(xué)研究的新領(lǐng)域;1986年，德國(guó)科學(xué)家與瑞士科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了臨界轉(zhuǎn)變溫度為35K的銅氧化物超導(dǎo)體，很快包括中國(guó)科學(xué)家在內(nèi)的研究團(tuán)隊(duì)將銅氧化物超導(dǎo)體的臨界轉(zhuǎn)變溫度提升到液氮溫區(qū)以上，突破了麥克米蘭極限溫度，使其成為高溫超導(dǎo)體。時(shí)隔20年后，日本科學(xué)家發(fā)現(xiàn)鐵砷化合物的超導(dǎo)性，中國(guó)科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)一系列高于傳統(tǒng)超導(dǎo)體極限臨界溫度的鐵基超導(dǎo)體，使之成為第二個(gè)高溫超導(dǎo)體家族。
突破禁區(qū)的鐵基超導(dǎo)研究
“如果有一天，超導(dǎo)又有新的突破，我相信一定有中國(guó)人的身影?！?
超導(dǎo)是20世紀(jì)最偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一超導(dǎo)電性的簡(jiǎn)稱，指的是某些材料在溫度降低到某一數(shù)值以下時(shí)，電阻突然消失并且不能被磁場(chǎng)穿過的現(xiàn)象。這樣的材料稱為超導(dǎo)體，而這個(gè)溫度稱為超導(dǎo)臨界溫度，或超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度。
令科學(xué)家困擾的是，超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變溫度不能超過40K(約零下233攝氏度)，這個(gè)溫度也被稱為麥克米蘭極限溫度。
1986年，兩名歐洲科學(xué)家發(fā)現(xiàn)以銅為關(guān)鍵超導(dǎo)元素的銅氧化物超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變溫度高于40K，因而被稱為高溫超導(dǎo)體。
2008年以來，在日本科學(xué)家發(fā)現(xiàn)鐵砷化合物的超導(dǎo)性之后，以中國(guó)科學(xué)家為主發(fā)現(xiàn)了一系列新超導(dǎo)體，它們都是以鐵為關(guān)鍵超導(dǎo)元素，轉(zhuǎn)變溫度可以到達(dá)40K以上。這些超導(dǎo)體統(tǒng)稱為鐵基高溫超導(dǎo)體。
“過去探索高溫超導(dǎo)的人都怕鐵，只要有鐵，這個(gè)系統(tǒng)的臨界溫度就高不了?！壁w忠賢告訴記者，鐵基化合物由于其磁性因素，曾一度幾乎被無數(shù)國(guó)際頂尖物理學(xué)家斷言為探索高溫超導(dǎo)體的禁區(qū)。
直到2008年2月18日，日本東京工業(yè)大學(xué)教授細(xì)野秀雄和他的合作者在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上發(fā)表了一篇兩頁(yè)的文章，指出氟摻雜鑭氧鐵砷化合物在26K時(shí)即具有超導(dǎo)電性。
“這個(gè)材料的結(jié)構(gòu)和正常態(tài)的物理特點(diǎn)與我們長(zhǎng)期以來的研究思路完全一致，能出現(xiàn)26K的超導(dǎo)性立刻引起了我們的共鳴?！睋?jù)趙忠賢介紹，基于長(zhǎng)期的相關(guān)研究，他們認(rèn)為在某些有特殊自旋和電荷有序性質(zhì)的層狀結(jié)構(gòu)體系中可能存在高溫超導(dǎo)體，并一直不懈探索。此前，物理所就有幾個(gè)小組研究有關(guān)材料的結(jié)構(gòu)、磁學(xué)性質(zhì)和超導(dǎo)性問題。
2008年3月初，物理所的一些研究人員認(rèn)為：鑭氧鐵砷化合物不是孤立的，26K的轉(zhuǎn)變溫度也大有提升空間，類似結(jié)構(gòu)的鐵砷化合物中很可能存在系列高溫超導(dǎo)體。
3月25日，正當(dāng)國(guó)際物理學(xué)界對(duì)鐵基超導(dǎo)體是不是高溫超導(dǎo)體舉棋不定時(shí)，中國(guó)科技大學(xué)陳仙輝研究組在SmO1-xFxFeAs體系常壓下發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為43K的超導(dǎo)電性;3月26日，王楠林、陳根富也獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了41K的CeFeAs(O,F)新超導(dǎo)體。這些結(jié)果突破了傳統(tǒng)超導(dǎo)的麥克米蘭極限(40K)，證明鐵基超導(dǎo)體是除銅氧化物之外的又一類非常規(guī)高溫超導(dǎo)體。這一發(fā)現(xiàn)在國(guó)際上引起了極大轟動(dòng)，標(biāo)志著經(jīng)過20多年的不懈探索，人類發(fā)現(xiàn)了新一類的高溫超導(dǎo)體。
基于多年積累和直覺，趙忠賢組采用輕稀土替換和高溫高壓合成技術(shù)高效制備了一大批不同元素構(gòu)成的鐵基超導(dǎo)材料并制作了相圖，他們不僅率先使轉(zhuǎn)變溫度突破了50K，并發(fā)現(xiàn)了一系列50K以上的超導(dǎo)體，也創(chuàng)造了55K的鐵基超導(dǎo)體轉(zhuǎn)變溫度紀(jì)錄。國(guó)際物理學(xué)界認(rèn)為這就形成了第二個(gè)高溫超導(dǎo)家族。
在實(shí)驗(yàn)室里接連傳出捷報(bào)的同時(shí)，理論物理學(xué)家們也在鏖戰(zhàn)。
王楠林組從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出發(fā)，猜測(cè)鑭氧鐵砷化合物在低溫時(shí)有自旋密度波或電荷密度波的不穩(wěn)定性。
為了進(jìn)一步解開這個(gè)謎團(tuán)，他們找到了作理論研究的同事方忠。當(dāng)時(shí)方忠已經(jīng)計(jì)算了鑭氧鐵砷化合物的磁性，并且得到了和猜測(cè)一致的不穩(wěn)定性。
看到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以后，方忠立刻作了更加細(xì)致的計(jì)算，排除了電荷密度波的可能性，作出了“條紋反鐵磁序自旋密度波不穩(wěn)定性與超導(dǎo)競(jìng)爭(zhēng)”的判斷。這一預(yù)言隨后被物理所戴鵬程研究組和美國(guó)另一研究組的中子散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)。在當(dāng)前的鐵基超導(dǎo)機(jī)理研究中，自旋密度波不穩(wěn)定性同超導(dǎo)的關(guān)系已經(jīng)成為最主流的方向。
“如果以后再有更多的樣品和數(shù)據(jù)誕生于中國(guó)，我們不必感到驚訝。”《科學(xué)》雜志一篇題為《新超導(dǎo)體將中國(guó)物理學(xué)家推到最前沿》的文章中指出，“中國(guó)如洪流般不斷涌現(xiàn)的研究結(jié)果標(biāo)志著在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域，中國(guó)已經(jīng)成為一個(gè)強(qiáng)國(guó)?！?
為超導(dǎo)研究開辟新天地
“熱的時(shí)候堅(jiān)持，冷的時(shí)候也堅(jiān)持;錢多的時(shí)候堅(jiān)持，錢少的時(shí)候也堅(jiān)持?！?
時(shí)光回溯到1986年9月的北京，趙忠賢在物理所圖書館中翻閱著最新一期的《物理學(xué)雜志》，當(dāng)讀到了貝德諾茲和繆勒發(fā)表的文章時(shí)，他的目光停住了?；陂L(zhǎng)期的高溫超導(dǎo)研究，在當(dāng)時(shí)大量新的高臨界溫度超導(dǎo)材料不能得到證實(shí)的背景下，趙忠賢作出了及時(shí)正確的判斷，挑選出有效信息。
“一開始，很多人不太相信?！壁w忠賢說，“我，至少我們這個(gè)研究組吧，是世界上最早幾個(gè)認(rèn)識(shí)到這項(xiàng)工作重要性的小組，所以我們才抓緊了這個(gè)機(jī)遇來做這件事。”趙忠賢認(rèn)為繆勒的想法是有道理的，不引起結(jié)構(gòu)相變的點(diǎn)陣不穩(wěn)定，將有利于超導(dǎo)體的臨界溫度。
這個(gè)判斷不是憑空而來的。
從1976年開始，趙忠賢就一直積極推動(dòng)參與組織探索高溫超導(dǎo)體的會(huì)議，“這種科技人員之間的交流給了我信息和積累，學(xué)到很多東西，使我能夠作出正確判斷?！?
正是根據(jù)這種將結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定與高溫超導(dǎo)相聯(lián)系的推理，趙忠賢相信了貝德諾茲和繆勒的結(jié)果，馬上找人聯(lián)系和籌備，于當(dāng)年10月中旬和物理所陳立泉院士等人合作開始了銅氧化物超導(dǎo)體研究工作。
12月20日左右，趙忠賢和他的合作者在鍶鑭銅氧中實(shí)現(xiàn)了起始溫度為48.6K的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變，并在鋇鑭銅氧中看到了70K的超導(dǎo)跡象。遺憾的是，70K的超導(dǎo)跡象在熱循環(huán)之后便消失而無法重復(fù)了。
之后，趙忠賢和他的合作者將精力主要集中于重復(fù)這一結(jié)果。
“除夕夜大家都沒有放松工作?！壁w忠賢回憶說，“我們開始懷疑是雜質(zhì)的作用。有70K跡象的樣品原料是從倉(cāng)庫(kù)中找來的，那還是1956年公私合營(yíng)工廠生產(chǎn)的，含有較多雜質(zhì)。而后來用較純?cè)献龀龅臉悠?，結(jié)構(gòu)更接近文獻(xiàn)上說的，轉(zhuǎn)變溫度全在30多K?！?
雜質(zhì)的問題對(duì)科學(xué)家有很大啟發(fā)，他們一直在多相材料中尋找，并替換其他成分，希冀重復(fù)70K的超導(dǎo)跡象。包括用鍶取代鋇在鍶鑭銅氧中實(shí)現(xiàn)的高溫超導(dǎo)性。1987年2月19日，趙忠賢和他的合作者在釔鋇銅氧中發(fā)現(xiàn)了起始溫度高于100K、中點(diǎn)溫度為92.8K的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變。
看到液氮溫區(qū)超導(dǎo)體成分的報(bào)道后，美國(guó)貝爾通訊實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)家特拉斯康才想起自己早在1月3日就曾制備了5塊釔鋇銅氧樣品，而從未對(duì)之做超導(dǎo)測(cè)試，只經(jīng)幾個(gè)小時(shí)的測(cè)試，他便發(fā)現(xiàn)其中竟有兩塊是超導(dǎo)的。由于當(dāng)時(shí)交流困難，他們?cè)谖恼轮兄荒芤谩度嗣袢請(qǐng)?bào)》的文章。
其實(shí)，正當(dāng)趙忠賢和他的合作者開始著手研究銅氧化物的超導(dǎo)性時(shí)，美日幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室的研究工作也差不多同步進(jìn)行，于是就有了上世紀(jì)80年代末90年代初爭(zhēng)分奪秒的“超導(dǎo)大戰(zhàn)”。當(dāng)時(shí)各家報(bào)紙都很關(guān)注每天的進(jìn)展情況，經(jīng)常有這樣的消息：今天中國(guó)到什么溫度，明天美國(guó)又到什么溫度，后天日本又到什么溫度，競(jìng)爭(zhēng)非常激烈。
“當(dāng)時(shí)非常特別，準(zhǔn)確地說是高潮?！壁w忠賢說，他們當(dāng)時(shí)不分晝夜，整天整夜都在實(shí)驗(yàn)室工作。困得實(shí)在受不了了就在桌子上躺一躺或在椅子上靠一會(huì)兒打個(gè)盹兒，醒了繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)?！爱?dāng)時(shí)最大的感覺就是要爭(zhēng)分奪秒，時(shí)間就是一切!”
“盡管當(dāng)時(shí)的條件比國(guó)外差得多，但我們也有優(yōu)勢(shì)，我們是最早意識(shí)到瑞士科學(xué)家工作意義的幾個(gè)人，我們就抓住了這個(gè)機(jī)會(huì)。此外，我們這個(gè)群體非常努力，集思廣益，發(fā)揮大家的智慧?！壁w忠賢說。
在銅氧化物高溫超導(dǎo)體之前，世界上一切超導(dǎo)研究都必須采用昂貴并難以使用的液氦來使超導(dǎo)體達(dá)到轉(zhuǎn)變溫度，這對(duì)超導(dǎo)研究和應(yīng)用形成了巨大障礙。液氮溫區(qū)超導(dǎo)體把使用便宜而好用的液氮來實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，為超導(dǎo)研究和應(yīng)用開辟了一片嶄新的天地，大大方便和加速了全世界的高溫超導(dǎo)研究。
默默堅(jiān)守扎根中國(guó)
此后20余年里，高溫超導(dǎo)體研究一直停留在銅氧化物領(lǐng)域。但是這種材料易脆，作為輸電纜應(yīng)用時(shí)延展性與柔韌性不夠好，在大范圍的普及應(yīng)用上仍有一定困難。
在突破了麥克米蘭極限之后，全世界科學(xué)家對(duì)超導(dǎo)材料的探索又一次陷入了迷茫，國(guó)際上的相關(guān)研究進(jìn)入低谷，在各種學(xué)術(shù)期刊上，特別是那些高影響因子的期刊上發(fā)表高溫超導(dǎo)論文變得愈發(fā)困難。
國(guó)內(nèi)的高溫超導(dǎo)研究因此也受到一定影響，有些研究人員紛紛轉(zhuǎn)到其他領(lǐng)域，以求發(fā)表數(shù)量更多、影響因子更高的論文，很多團(tuán)隊(duì)都不得不解散。
當(dāng)大多數(shù)研究者在數(shù)次碰壁后紛紛轉(zhuǎn)移到其他研究領(lǐng)域時(shí)，物理所和中科大的超導(dǎo)團(tuán)隊(duì)卻一直抱著對(duì)超導(dǎo)科學(xué)的渴求，堅(jiān)守這塊陣地，持之以恒地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，無數(shù)次的制備、觀察、放棄、重新開始……
趙忠賢經(jīng)常對(duì)學(xué)生說：“既然獻(xiàn)身科學(xué)事業(yè)，就要淡薄個(gè)人名利。”他和合作者及學(xué)生們經(jīng)常在實(shí)驗(yàn)室里挑燈夜戰(zhàn)，做著在別人看來“挺死性”的實(shí)驗(yàn)和研究。
“冷板凳”終究被他們坐熱，鐵基為超導(dǎo)材料探索揭開新的篇章，創(chuàng)造了中國(guó)超導(dǎo)一個(gè)又一個(gè)奇跡，使超導(dǎo)界的未來之路又變得光明起來。
物理所靳常青組的研究方向是高壓新材料和物理，超導(dǎo)成為他們研究工作的一部分，并堅(jiān)持做有特點(diǎn)的工作。
這么多年一直做超導(dǎo)，與同事研究和而不同，靳常青組的特點(diǎn)就是用高壓的方法來研究超導(dǎo)。
當(dāng)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的鐵基超導(dǎo)體系不斷產(chǎn)出優(yōu)秀論文的時(shí)候，靳常青“要走別人沒走過的路，要做出自己的新體系”。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)通過不懈嘗試和探索，在鐵基超導(dǎo)體1111體系和122體系之外，找到了第三種全新的以鋰鐵砷為代表的111體系超導(dǎo)體，引起了強(qiáng)烈的國(guó)際反響。由于鋰鐵砷超導(dǎo)體的自旋密度波性質(zhì)和其他體系明顯不同，因此對(duì)進(jìn)一步探索高溫超導(dǎo)的內(nèi)在機(jī)制和提高超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度具有重要意義。
正如趙忠賢所說，“熱的時(shí)候堅(jiān)持，冷的時(shí)候也堅(jiān)持;錢多的時(shí)候堅(jiān)持，錢少的時(shí)候也堅(jiān)持”。那么多年，總有一支隊(duì)伍在堅(jiān)持。
物理所研究員任治安當(dāng)時(shí)是趙忠賢組的主要成員之一，之前也是趙忠賢的博士生。在設(shè)備條件很差的情況下，他和研究生一起生長(zhǎng)出了一系列轉(zhuǎn)變溫度在50K以上的鐵基超導(dǎo)體。任治安說：“研究要長(zhǎng)期積累，長(zhǎng)期堅(jiān)持，原創(chuàng)性成果一定是在積累的基礎(chǔ)上獲得的。正是靠著積累，我們才從鐠氧鐵砷的行為想到去生長(zhǎng)一系列氧缺位鐵基超導(dǎo)體。”
物理所研究員陳根富當(dāng)時(shí)是王楠林組的一員干將，2007年10月回國(guó)加入該組后，即著手開展了LaFeAs(O,F)新超導(dǎo)體，還首次生長(zhǎng)出一批高品質(zhì)的超導(dǎo)單晶樣品，推動(dòng)了相關(guān)鐵基超導(dǎo)機(jī)理的研究。
“鐵基超導(dǎo)是一個(gè)進(jìn)步，是一個(gè)鼓勵(lì)，也是一次思想解放?！壁w忠賢認(rèn)為，他們所取得的一系列成績(jī)是因?yàn)槌瑢?dǎo)研究在中國(guó)已經(jīng)深深扎了根，有積累、有傳統(tǒng)、有人才，特別是各個(gè)年齡段的人才。
他相信，有了一代又一代扎根于中國(guó)的優(yōu)秀年輕人，超導(dǎo)研究還會(huì)取得新的成就?！拔磥淼闹卮笸黄?，一定有我們中國(guó)人的身影?！?
探索更適于應(yīng)用的超導(dǎo)體
“中國(guó)如洪流般不斷涌現(xiàn)的研究結(jié)果標(biāo)志著在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域，中國(guó)已經(jīng)成為一個(gè)強(qiáng)國(guó)。”
也許大多數(shù)人還沒有察覺到，其實(shí)超導(dǎo)已經(jīng)開始走進(jìn)我們的生活。
近年來，國(guó)內(nèi)外相繼研制成功了多種應(yīng)用超導(dǎo)器件和材料，這些成果正在默默地為人類的工作、學(xué)習(xí)和生活提供著便利。如高溫超導(dǎo)濾波器已被應(yīng)用于手機(jī)和衛(wèi)星通訊，并明顯改善了通信質(zhì)量;超導(dǎo)量子干涉器件(SQUID)裝備在醫(yī)療設(shè)備上使用，則大大加強(qiáng)了對(duì)人體心腦探測(cè)檢查的精確度和靈敏度;世界上首個(gè)超導(dǎo)示范變電站也已在我國(guó)投入電網(wǎng)使用，它具備體積小、效率高、無污染等優(yōu)點(diǎn)，是未來變電站發(fā)展的趨勢(shì)。
上面提到的這些超導(dǎo)應(yīng)用，在1911年荷蘭物理學(xué)家卡麥林˙昂尼斯發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)時(shí)是絕對(duì)沒有任何人能想到的。同樣，超導(dǎo)在未來可能給人們生活帶來的變化，也會(huì)大大超乎人們今天的預(yù)料。
在超導(dǎo)研究的歷史上，已經(jīng)有10人獲得了5次諾貝爾獎(jiǎng)，其科學(xué)重要性不言而喻。
與銅氧化物高溫超導(dǎo)體不同，鐵基超導(dǎo)體從成線工藝的角度更加容易制造，同時(shí)還能夠承受更大電流，這就為更廣泛的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。但同時(shí)，鐵基超導(dǎo)體性質(zhì)極為復(fù)雜，對(duì)科研人員的理論功底和實(shí)驗(yàn)技能都提出了更高要求。
物理所研究員丁洪表示，實(shí)際上，研究清楚鐵基高溫超導(dǎo)體的機(jī)理十分困難，這與當(dāng)年發(fā)現(xiàn)的銅氧化合物超導(dǎo)體有些類似，后者同樣在物理上非常難以理解。雖然鐵基超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度沒有提高，但科學(xué)家對(duì)鐵基高溫超導(dǎo)體的物理性質(zhì)、超導(dǎo)配對(duì)和超導(dǎo)機(jī)理的理解已更加深入。
目前，超導(dǎo)機(jī)理以及全新超導(dǎo)體的探索是物理學(xué)界最重要的前沿問題之一。同時(shí)，超導(dǎo)在科學(xué)研究、信息通訊、工業(yè)加工、能源存儲(chǔ)、交通運(yùn)輸、生物醫(yī)學(xué)乃至航空航天等領(lǐng)域均有重大應(yīng)用前景，受到人們的廣泛關(guān)注。
不過，趙忠賢坦言，與同時(shí)期處于研發(fā)高潮的激光技術(shù)相比，超導(dǎo)體的應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
據(jù)預(yù)測(cè)，2020年與超導(dǎo)有關(guān)的產(chǎn)值可達(dá)2000億美元?！艾F(xiàn)在看來達(dá)到這個(gè)預(yù)期還有很大距離，關(guān)鍵在于成本和需求?！壁w忠賢表示，解決這兩個(gè)問題，一是要發(fā)展和改進(jìn)現(xiàn)有實(shí)用超導(dǎo)材料的制備工藝，提高制冷系統(tǒng)的性能以實(shí)現(xiàn)高可靠性和低成本的目標(biāo)。二是開拓和培育市場(chǎng)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來看，探索新的更適于應(yīng)用的超導(dǎo)材料是十分必要的。
“新思路會(huì)加速超導(dǎo)的應(yīng)用?！壁w忠賢舉了個(gè)例子：電磁感應(yīng)加熱是一項(xiàng)相當(dāng)成熟的技術(shù)，廣泛地應(yīng)用在有色金屬加熱方面。2008年開始出現(xiàn)利用超導(dǎo)磁體渦流加熱的設(shè)備和產(chǎn)品，目前正處于發(fā)展之中。傳統(tǒng)感應(yīng)加熱方式的全效率為60%，使用較強(qiáng)超導(dǎo)的磁體和低速旋轉(zhuǎn)等優(yōu)化設(shè)計(jì)，可將效率提高到80%，而金屬加熱工業(yè)用電在發(fā)達(dá)國(guó)家占總用電量的5%，節(jié)能潛力非?？捎^。
趙忠賢認(rèn)為，對(duì)銅氧化合物超導(dǎo)體及鐵基超導(dǎo)體的微觀機(jī)理的了解，會(huì)極大推動(dòng)凝聚態(tài)物理學(xué)的新發(fā)展;同時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)更適于應(yīng)用或具有更高臨界溫度的超導(dǎo)體，便可能像集成電路那樣成為帶動(dòng)世界經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的新增長(zhǎng)點(diǎn)。
他對(duì)超導(dǎo)研究的未來充滿希望：“超導(dǎo)研究已經(jīng)扎根于中國(guó)，我相信，中國(guó)科學(xué)家在探索新的，更適于廣泛應(yīng)用的，甚至室溫超導(dǎo)體方面一定能為人類文明作出更大的貢獻(xiàn)!”
