突破了麥克米蘭極限之後，全世界科學家對超導材料的探索又一次陷入了迷茫，在高影響因子的期刊上發表高溫超導論文變得愈發困難。
中科大的超導團隊卻一直堅守著這塊陣地，無數次地制備、觀察、放棄、重新開始……為了撥開超導研究的迷霧，他們提出了“新型二維層狀非常規超導材料”這個新的研究方向。
吳濤告訴記者，由於銅氧和鐵基超導體均為層狀結構，承載超導電性的關鍵結構單元分別是CuO2面和FeAs／Se層，被稱作“超導基元”，目前確認的非常規超導體大都表現出此種結構特點。
“這些材料與通常的超導體在超導機理上有所不同，傳統超導體的機理主要是基於電—聲子相互作用的BCS理論，二維層狀非常規超導材料的超導機理一般被認為不能用BCS理論解釋。”吳濤認為，對銅氧化合物超導體及鐵基超導體的微觀機理的了解，會極大推動凝聚態物理學的新發展；同時，一旦發現更適於應用或具有更高臨界溫度的超導體，便可能像集成電路那樣成為帶動世界經濟社會發展的新增長點。
目前，比較公認的超導研究核心重點有兩個：第一個是新型（高轉變溫度）非常規超導材料，第二個是高溫超導（以及非常規超導）的機理問題。
“我們依據二維結構單元與超導電性之間的普適關聯性，以構築二維層狀超導單元為基礎，通過塊層、異質結設計等研究思路來探索非常規超導電性。”吳濤告訴記者，作為國家重大專項，在實施兩年多的時間裡，已經利用電化學插層法成功合成出兩種新的鐵硒基高溫超導材料，並且發現這些新的超導材料具有與銅基高溫超導體相似的超導預配對現象，還發現了二維結構對鐵硒基超導體中高溫超導的形成具有重要的影響。“這些新的發現將為建立普適的高溫超導機理提供關鍵的實驗證據。”吳濤表示，在新的研究方向上，可能有助於發現新的具有超高臨界場和臨界電流密度的實用型超導體。
探索更適於應用的超導體
其實，超導已經開始走進我們的生活。如高溫超導濾波器已被應用於手機和衛星通訊，並明顯改善了通信質量；超導量子干涉器件（SQUID）裝備在醫療設備上使用，則大大加強了對人體心腦探測檢查的精確度和靈敏度；世界上首個超導示範變電站也已在我國投入電網使用……
在吳濤看來，他們的研究對於國家重點發展的超導量子計算領域或將有推動作用。“它有可能應用到新型低能耗、自糾錯的拓撲量子計算領域。”吳濤說。
目前，超導體還沒有達到所期望的廣泛應用，主要原因是仍有兩個重要問題亟待解決：一是超導應用的經濟性；二是常溫常壓下的超導材料仍未被發現。
“因此突破現有超導材料轉變溫度的限制，發現具有更高轉變溫度的新型超導，蘊含著重大科學意義。”吳濤對中國超導研究的未來充滿希望，“超導研究已經扎根於中國，我們期望通過努力，獲得二維非常規超導體新材料探索和機理研究方面的重大突破，繼續保持我們在高溫超導材料探索和相關研究的國際領先地位。”
（來源：《科技日報》） |
