Yüksek sıcaklık süper iletken "geçmiş yaşam ve şimdiki yaşam" ve gelecek
"2016 Ulusal Yüksek Bilim ve Teknoloji Ödülü"
Akademisyen Zhao Zhongxian, ülkemin yüksek sıcaklık süper iletken araştırmalarına olağanüstü katkısını tanımak için 2016 Ulusal Yüksek Bilim ve Teknoloji Ödülü'nü kazandı. Akademisyen Zhao Zhongxian, sadece yüksek sıcaklık süper iletken araştırmalarda dünyanın dikkatini çekmekle kalmadı, aynı zamanda ülkemin en yüksek sıcaklık süper iletken araştırmalarına başından, yetişmeye, dünyanın ön planına kadar önemli katkılar yaptı.
Zhou xingjiang
Çin Bilimler Akademisi Fizik Enstitüsü araştırmacısı ve doktora süpervizörü, Süper Rehber Ulusal Kilit Laboratuvarı Direktörü. 1988 yılında Tsinghua Üniversitesi'nden mezun oldu ve 1994'ten 2006'ya kadar Çin Bilimler Akademisi Fizik Enstitüsü'nde doktora derecesi aldı. 2004 yılında Çin Bilimler Akademisi'nin "Yüz Yetenekler Programı" olarak seçildi ve 2005 yılında Ulusal Üstün Gençlik Bilim Fonu tarafından kazanıldı. 2008 yılında, 2013 yılında First Zhou Guangjiao Vakfı'nda "Üstün Gençlik Temel Bilim Ödülü" ni kazandı, küresel Çin fizik ve astronomik toplumunun "Asya Üstün Başarı Ödülü" ni kazandı ve Doğal İkinci Ulusal Doğa Bilimleri Ödülü'nü kazandı 2015 yılında Bilim ve Üçüncü Dünya Bilimleri Twas Fizik Ödülü. Araştırma yönü yüksek sıcaklık süper iletken elektronik yapı ve süper iletken mekanizmadır.
1
Süper iletken, büyülü bir makro kuantum fenomenidir
Süperiletkenlik, 1911'de Hollandalı bilim adamı Kamerling Onnes tarafından bazı malzemelerin kritik bir sıcaklığın sıfır altında olduğu olgusunu ifade eden keşfedildi. Süper iletken malzemelerin iki temel özelliği, sıfır direnç ve anti -manyetik özellikler, süper iletkenlerin birçok önemli uygulamasını vermiştir. Süper iletken, nükleer manyetik rezonans görüntüleme, yüksek enerjili hızlandırıcı, hastanede manyetik kısıtlama nükleer füzyon cihazı gibi bazı önemli pratik uygulamalara sahiptir. Güç iletimi, manyetik süspansiyon trenleri ve kuantum bilgi işlem, süper iletkenlemenin önemli potansiyel uygulamasını temsil eder. Ancak uzun süre, yaygın olarak kullanılan süper iletken uygulamayı kısıtlayan büyük bir darboğaz, son derece düşük süper iletken kritik sıcaklığıdır.
Süper iletken araştırmalar her zaman bilimsel toplumda sıcak bir nokta ve önemli bir konu olmuştur. 1911'in keşfinden bu yana, süper iletken araştırmalar her zaman iki önemli yönde gelişmiştir. Biri yeni süper iletken malzemeleri keşfetmek ve süper iletken dönüşümün sıcaklığını sürekli iyileştirmektir ve diğeri süper iletken mekanizmayı netleştirmektir. 1911'den 1986'ya kadar yaklaşık 70 yıl, süper iletken kritik sıcaklıkların kademeli olarak iyileşmesine rağmen, ilerleme yavaştı ve uzun süre 23.2k eşiklerde kaldı. 1957'de üç Amerikalı bilim adamı Barteen, Cooper ve Schrieffer, süper iletkenlik mekanizmasını mükemmel bir şekilde çözen ünlü BCS süper iletken teorisini önerdiler. BCS süper iletken teorisi, süperiletkenliğin düşük sıcaklıklarda iki çift elektron tarafından üretildiğine ve elektron eşleştirmesinin iki elektronla gerçekleştirildiğine inanmaktadır. BCS süper iletken teorisine dayanarak, McMillan (McMillan), süper iletken sıcaklığın üst sınırı olabileceğine, yani genellikle 40 K'yi geçmediği düşünülen So -Called McMilan sınırı olabileceğine inanmaktadır.
McMilan sınırı kırılabilir mi? 40 K'yi aşan süper iletken sıcaklığa sahip "yüksek sıcaklık süper iletken" var mı? Sıvı azot sıcaklık alanı (77 K) olan bir süper iletken var mı? Bu sorunlar sadece bir gizem değil, aynı zamanda bir rüya Özlü bir şekilde özü takip eden bilim adamlarının peşinde koşma Sürekli keşif sürecinde, zaman zaman yüksek sıcaklık süperiletkenlerinin keşfedilmesi hakkında raporlar da olacaktır, ancak sonunda, gizemli UFO gibi, USO (tekrar tekrar kanıtlanamayan tanımlanamayan süper iletken nesneler) olarak sınıflandırılır.
2
Ülkemin yüksek sıcaklık süper iletken araştırmasının başlangıcı
Ülkemin süper iletken araştırması 1950'lerin sonlarında başladı. Sadece eski nesil bilim adamlarının sıvılaştırılmasının hidrojen ve depolamanın sıvılaşmasına ulaşmasından sonra oldu. 1974 yılında, Cambridge Üniversitesi'ndeki çalışmaları sırasında Zhao Zhongxian, akıl hocası Jan Evetts'in deney ekibinde Sınıf II süper iletkenlerde manyetik akış akışları sorunu üzerine araştırmalar yaptı. Eylül 1975'in ortalarında Çin'e döndükten sonra, Zhao Zhongxian'ın Fizik Enstitüsü'nün (Fizik Enstitüsü) liderliğini (Çin Bilimler Akademisi Fizik Enstitüsü) 1976'da araştırmaya karar verdikten sonra, araştırmalara katılmaya karar verdi. "Yüksek Kritik Sıcaklık Süperiletkenleri Keşfetmek".
1977'de Zhao Zhongxian, o zamanlar geleneksel süper iletken teorisinin kalkınma eğilimi hakkındaki özetini ve benzersiz bilgilerini açıklayan "Fizik" de "Yüksek Kesme Sıcaklığı Süperiletkenleri Keşfetme" makalesini yayınladı. "Yapısal istikrarsızlığın yüksek kritik sıcaklığa elverişli olduğuna" inanıyor, bu da ilk günlerin başlarında yüksek sıcaklık süper iletkenliği keşfetme fikri. McMlan sınırının 40 K'nın kırılacağına inanıyor. Bazı uluslararası bilim adamlarının "güçlü bir yapısal dengesizlik varsa ve yapısal bir değişim olmadan yapısal faz değişimini sürdürdüğünü kabul etti. Süper iletken kritik sıcaklık 40 ~ 55 K'ye ulaşabilir". Özellikle, o zamanlar oldukça cesur olan "karmaşık bir yapının veya yeni bir mekanizmanın 80 K kritik sıcaklığa ulaşabileceğine" inanıyordu. "Süper iletken elektriksel farklı mekanizmalardan gelebileceğini" vurguladığı ve hala yaygın olarak tanındığını vurguladı.
Öncülerden biri olan Zhao Zhongxian, ülkemde yüksek sıcaklık süper iletkenlik üzerine bir araştırma açtı. 1976'dan beri yüksek sıcaklık süper iletken araştırmaları şiddetle teşvik etti. Aktivistler olarak, iki yılda bir ulusal "Ulusal Ulusal Keşfetmek Yüksek Hazine Sıcaklığı Süperiletkenleri" nin (daha sonra Yüksek Kritik Parametre Süperiletkenleri olarak yeniden adlandırıldı) organizasyonuna aktif olarak katılanlar. Kasım 1986 itibariyle, on yıl içinde toplam 6 kez düzenlendi ve akademik değişimleri ve işbirliğini teşvik etti. Erken çalışmaları ve on yıllık birikimi (1976 ~ 1986), ülkemde daha sonraki yüksek sıcaklık süper iletken araştırmalar için bir grup yetenek bir araya getirdi ve Çin bilginlerinin ilk uluslararası yüksek sıcaklık süper iletken patlamada başarılarını ortaya koydu. . Sonuç olarak, reformun erken deney koşulları ve 1980'lerde açılış koşulları altında, ülkem, özellikle malzemeler açısından, atılımlar elde etmek ve uluslararası lider pozisyonda olmak için yüksek sıcaklık süper iletken alanlarda fırsatı yakalayabilir. .
1987'de, sıvı azot sıcaklık alanlarındaki kolektif bakır oksidasyon bileşiklerinin bazı üyeleri (ön sıradaki Zhao Zhongxian)
3
Bakır oksitin keşfi ve anlamı yüksek sıcaklık süperiletken
1986 yılında, Uluslararası İş Machinery Company (IBM) Zürih Araştırma Laboratuarı'nda çalışan Bednorz ve Mueller, BA -LA -Cu -O -Sisteminde 35 K süper iletken bir çalışma yayınladılar. Fikir yankılandı. Uzun yıllardır kurulan akademik perspektiflere ve keskin sezgiye dayanarak, Zhao Zhongxian, bakır oksit süper iletkenlerinin önemini tanıyan dünyadaki ilk birkaç bilim insanından biriydi. Hemen aktif olarak ekipleri organize etti ve bakır oksitin yüksek sıcaklık süper iletkenlerinin araştırmasına başlamak için koşullar yarattı. Tutkulu yanma yıllarında, Zhao Zhongxian takımı zamana karşı savaşmaya yönlendirdi. Her gün laboratuvarda çalıştı. Uykulu iken, deney masasını yatak olarak kullandı veya savaşmak için bir sandalyede oturuyor, uyanarak deney yapmak. En gergin anda, Zhao Zhongxian arka arkaya 48 saat gözlerini kapatmamıştı. Bu unutkan özveri ve sıkı çalışma ile ekibin, kaba ve geriye dönüklük durumu altında dünyaca ünlü başarılar elde etmek için mevcut sobaları ve ölçüm ekipmanlarını kullanmasına yol açtı.
1986'nın sonunda, Zhao Zhongxian liderliğindeki araştırma ekibi, 40 K'dan fazla kritik bir sıcaklığa sahip SR (BA) -La -Cu -o süperiletkeninin kritik sıcaklığını başarıyla sentezledi, 40 K McMlan'ın sınırlarını kırdı. Süper iletken kritik sıcaklık ve 70 K süper iletken belirtiler buldu. Bu atılım uluslararası alanda yüksek dikkat çekti, bilim dergileri Çin grubunun 40 K'dan fazla limit ve 70 K işaretinin sonucunu bildirdi. 70 K süper iletken işaretlerin yeniden ortaya çıkması sürecinde Zhao Zhongxian, hammadde saflığının ve safsızlıklarının etkisini fark etti. BA ile SR ile değiştirme girişiminden sonra 70 K'ye ulaşamadıktan sonra, yeni araştırma planını belirlerken çeşitli öneri ortaya çıktı. Son olarak, Zhao Zhongxian "BA tabanlı, çok fazlı sistemin kapsamlı değerlendirilmesi temelinde önerdi ve ısrar etti. İlgili fikirler ve ilgili fikirlerin dikkate alınmasında ısrar etti. LA'nın yerine "çözümü temel fikir birliği elde etti ve uygulandı. 19 Şubat 1987 gece (20'nin sabahı) gece geç saatlerde Zhao Zhongxian ve diğerleri sıvı azot sıcaklığı alanının süper iletkenliğini keşfettiler: Geçiş sıcaklığı 92.8 K'ye ulaştı. Makale 21 Şubat'ta "Bilim Bültenine" oylandı ve alındı. 24 Şubat 1987'de Çin Bilimler Akademisi Mupage ve Fizik Bakanlığı, BA -Y -Cu -O. Bu, sıvı azot sıcaklık alanlarını açıklayan ilk uluslararası duyuruldu. Ertesi günün "People's Daily" bu haberi yayınladı ve yabancı haber ajansları birbiri ardına çoğaldı. Haberler hemen tüm dünyaya yayıldı ve küresel yüksek sıcaklık süper iletken araştırma patlamasını teşvik etti.
1987'de Amerikan Fizik Enstitüsü, ABD Fizik Konferansı'na katılmak için uluslararası alanda en yüksek sıcaklık süper iletkenine sahip beş grubu davet etti. Zhao Zhongxian Pekin Grubu adına katıldı ve beş özel konuşmacıdan biriydi. 1100 kişiyi barındırabilecek bir salonda, çok fazla insanla kalabalıktı ve daha sonra akademisyenler CCTV'yi izleyen bazı akademisyenleri tahliye etmek zorunda kaldı. 3.000'den fazla kişi katıldı ve sahnenin sahneleri 7 saatten fazla sürdü. Bu, daha sonra fizik topluluğu olarak bilinen Rock Müzik Festivali'nin Mart toplantısı. Daha sonra Zhao Zhongxian, özel olarak davet edilen bir bilgin olarak yüksek sıcaklık süper iletkenlik üzerine bir basın toplantısına katıldı. O zamanlar, bu, Çinli bilim adamlarının temel fizik araştırmalarında dünyanın ön planına çıktıklarını işaret ederek uluslararası akademik aşamada çok az sayıda Çinli bilim adamının çıkışıydı.
1987'de Üçüncü Dünya Bilimler Akademisi'nden Dean Salam, Halkın Büyük Salonu'ndaki Zhao Zhongxian'a onu ödüllendirmesi için TWAS Fizik Ödülü'nü ödüllendirdi. Cu -o -Sistem Sistemi. Sıvı azot sıcaklığının üzerindeki nihai elektriksel özellikler ". Zhao Zhongxian tarafından temsil edilen araştırma, 1989 yılında sıvı azot sıcaklık bölgesi oksit süper iletkeninin temelini keşfettiği için ulusal doğal bilimlerin ilk ödülünü kazandı.
Sıvı azot sıcaklığının yüksek sıcaklıklı süper iletkenlerinde 30 yıldan fazla bir süredir, insanlar önemini daha da fark ettiler. Yüksek sıcaklıklı süperiletkenlerin keşfi sadece büyük uygulama beklentileri göstermekle kalmaz, aynı zamanda en başarılı iki klasik yoğunlaştırılmış durum fizik teorisine de meydan okur: biri Langdon Fermi sıvı teorisi, metal davranışını tanımlayan, diğeri de geleneksel süper iletkenleri tanımlamaktır. teori. Yüksek sıcaklıklı süperiletkenlerin keşfi, yeni materyaller, yeni kuantum fenomenleri keşfetme ve yeni bir çokgen kuantum teorisi oluşturmak için bir fırsat sağlayan "güçlü ilişki elektroniği sistemi" araştırmasında yeni bir bölüm ortaya koydu.
1987'de Zhao Zhongxian ve Chen Liquan, Ulusal Süper Rehber laboratuvarını (daha sonra Ulusal Anahtar Ulusal Laboratuvarı'nın asgari laboratuvarı olarak adlandırılan) kurmayı önerdiler.
4
Demir tabanlı yüksek sıcaklık süperiletkenlerinin keşfi ve önemi
2008 yılında, bakır oksitin yüksek sıcaklık süper iletkenlerinin fiziksel mekanizması üzerine 20 yıllık araştırmalardan sonra, Zhao Zhongxian, yeni yüksek sıcaklık süper iletkenlerini, yani katmanlı kare sisteminde çeşitli işbirliği ile yavaş yavaş yeni bir fikir geliştirdi. fenomen. Yüksek sıcaklık süper iletkenlik elde edebilir. 2008 yılında Hosono Group, LAFEASO sisteminin 26K süperiletkenliğinin bildirildiğini bildirdi. Çinli bilim adamları hızla yanıt verdi, sürekli olarak kırıldı ve malzemelerde ve temel fizikte önemli sonuçlar elde etti. Japon grubunun raporları, Zhao Zhongxian ekibinin uzun yıllardır oluşturduğu fikirlerle yankı buldu. İlk olarak yapıya nadir toprakları tanıttılar ve 1993 yılında Recuseo (Re: nadir toprak elemanı) sistemini incelediler. Zhao Zhongxian, yüksek sıcaklıklı süper iletkenlerin yeni keşifler yetiştirmiş olabileceğini hemen fark etti ve takımı araştırma yapmak, önemli fırsatlara el koymaya ve tekrar atılımlar yaptı.
Mayıs 2008'de, Discovery serisinde 50 K'dan fazla demir tabanlı süper iletken ekibin üyeleriyle (Zhao Zhongxian, ön sırada dördüncü kaldı)
Zhao Zhongxian, ekibi lafeas (O, F) basınç etkilerinin etkisini incelemeye yönlendirdi ve süper iletken kritik sıcaklığın daha fazla iyileştirme için yer olduğuna karar verdi. Yüksek sıcaklık ve yüksek basınçlı malzeme sentez teknolojisi, 52 K florodin oksijen arsenik (prfeaso) demir tabanlı süper iletkenlik ilk uluslararası süper iletken dönüşüm sıcaklığı ile birleştirmeyi önerdi, 40 40 MCMlan sınırını aştı. K. Demir tabanlı süper iletkenliğin ikinci yüksek sıcaklık süper iletken aile olduğunu doğrulamak için önemli bir temel sağlar. Daha sonra 51 K üzerindeki bir floroprotid oksijen arsenik (Ndfeaso) bileşikleri vardır, bu da kısa süre sonra floridal katkılı oksijen arsenik (Smfeaso) bileşiğini sentezleyen. Bu demir tabanlı süper iletken bloğunun kritik sıcaklık kaydı bu güne kadar tutulmuştur. Araştırma ekibi ilk olarak oksijen içeren oksijen içeren oksijende bulunmayan yeni bir demir tabanlı süperiletken, ilk önce karıştırma elemanının ve doping miktarının süper iletken dönüşüm sıcaklığı ve kafes sabiti üzerindeki tam fazını elde etti. Yüksek voltaj. Ölçüm yöntemi, demir tabanlı yüksek sıcaklık süperiletkeninin süper iletken sıcaklığının üst sınırını belirlemek için kullanılır.
Doğa, bilim, fizik dünyası, vb. Raporlamak için uğraştı. Science Magazine'in Zhao Zhongxian grubuyla ilgili üç raporu. Zhao Zhongxian'ın grubu, üst üste dünyadaki 10 fizik dünyasına dahil edildi. Aralarında 2008 yılında "China Physics Express" de yayınlandı. 1000'den fazla kez alıntı yaptı. Tieli süper iletken, 2008 yılında "ilk on bilimsel atılım" olarak seçilmiştir. "PR elemanı değiştirme la" ve "Süper iletken sıcaklık 55 K'ya kadar" PR elemanı değiştirme la "dan bahsedildi.
2013 yılında, "40 K üzerindeki yüksek sıcaklık süperiletkenlerinin ve birkaç temel fiziksel mülkün keşfi", Ulusal Doğa Bilimi'nin birincilik ödülünü kazandı. 2015 yılında, İsviçre'de düzenlenen 11. Uluslararası Süperiletken Malzemeleri ve Mekanizma Konferansı'nda Zhao Zhongxian, Bernt T. Matthias Ödülü'ne layık görüldü. Bu, uluslararası süper iletken alanda önemli bir ödül ve her üç yılda bir ödüllendirildi. Bu kez, anakara bilim adamlarının onu ödüllendiren ilk ödülü "büyük demirin kritik sıcaklığını gösteren 55 K kritik bir sıcaklığa sahip bir dizi Re (O, F) Feas ve Reo1-xFeas (RET) demir bazlı süperiletkenler keşfediyor. -Deli süper iletkenler kritik sıcaklık sıcaklık üst sınır ".
İnsanların yüksek sıcaklıklı süper iletkenlerin araştırılması için demir tabanlı yüksek sıcaklık süperiletkenlerin keşfi, yüksek sıcaklık süper bakır oksit iletkeninin dışında başka bir kapı açtı. Süper iletkenliğe elverişli olmayan geleneksel demir anlayışını kırmak ve çok yönlü elektronik sistemlerin araştırılmasını ve geliştirilmesini teşvik eder. Bakır oksitler gibi, demir tabanlı yüksek sıcaklık süperiletkenlerinin araştırılması zengin fiziksel çağrışımlar içerir. Buna ek olarak, demir tabanlı süperiletkenler metalik ve çok yüksek kritik manyetik alanlara sahiptir. Malzeme işlemi nispeten basittir. Yeni nesil süper süper iletken mıknatıslar kullanması umulmaktadır ve büyük bir uygulama beklentisine sahiptir.
5
Yüksek sıcaklık süper iletken araştırmaların vahiy ve beklentisi
100 yılı aşkın bir süredir, süper iletken araştırmalar, Cingling State Fiziğinin en aktif kesme alanı olmuştur. Burada, tek bir elektronun ulaşım davranışından iki elektronikin eşleştirilmesine ve uyumuna atlayan BCS süper iletken teorisi gibi birçok devrimci fikir var. Geleneği, benzersiz yaklaşımı, yenilik yapmaya cesaret eden ve ilk olmaya cesaret eden ruh ve eylem sıkıntısı yoktur. İnsanların gözleri, kötü iletken seramik malzemelerinde ve oksit malzemelerde yeni süper iletkenler arayan yeni süper iletkeni bulmak için metal veya alaşım sisteminden endişe duyduğunda, çok asi, ancak yüksek sıcaklıkta süper iletkenlerin keşfedilmesine yol açtı. Bakır oksitler. İnsanlar genellikle manyetik ve süper iletken gökyüzünü giymediklerinde, bazı insanların en yaygın manyetik malzemede, temel ünite olarak demir malzemesi olarak ikinci yüksek sıcaklık süper iletken aileyi bulduğuna inandıklarında. 100 yıllık süper iletken tarihi, bilimsel keşif ve gelişimin seyrini mükemmel bir şekilde yorumlar.
Ülkemin süper iletken araştırması uluslararası alandan yaklaşık 50 yıl sonra. Bununla birlikte, ülkemdeki mevcut süper iletken araştırmalar zaten uluslararası gelişmiş ve hatta önde gelen saflara girdi. Gelişmekte olan bir ülke için, ciddi başlangıç ve geri kalmışlığı olan bir alanda, daha sonra gerçekleştirebilir. Deneyim, diğer alanların gelişimi üzerinde bir referans ve aydınlanma etkisi olan özete layıktır.
Süper iletken araştırmalar sürprizler, fırsatlar ve zorluklarla dolu olmaya devam ediyor. 30 yıl boyunca, yüksek sıcaklık süper iletkenleme, süper iletken mekanizmalar üzerinde bir fikir birliğine ulaşmamıştır. Yüksek sıcaklık süper iletken mekanizmanın çözümü, insanlarla karşılaşan 125 önemli bilimsel sorundan biri olarak listelenmiştir. Daha yüksek süper iletken kritik sıcaklıkların, özellikle oda sıcaklığı süperiletkenlerinin süper iletkenlerini keşfetmek, bir sonraki rüyadır. Oda sıcaklığına veya daha iyi bir performansa sahip bir süper iletken bulabilirseniz, insan toplumunu süper iletken dönemine getirecektir.
Zhao Zhongxian, ülkemdeki yüksek sıcaklık süper iletken araştırmaların ana savunucusu, destekçisi ve uygulayıcısıdır. Uluslararası iki uluslararası yüksek sıcaklık süper iletken atılım araştırmalarında, dünyanın dikkati elde edilmiştir. Uluslararası ön plan önemli katkılarda bulunmuştur. Ülkemdeki dünyaya liderlik etmek için dünyaya yetişme sürecinden, ondan etkilenen birkaç nesil olağanüstü yetenek büyüdü ve yeni atılımlar elde etme sorumluluğunu üstlendi. Dediği gibi, "Oda sıcaklığı bir gün süper iletken bulunursa, Çinli insanlar olmalı." Bu görev ve güvenle doludur ve ayrıca genç nesil için ateşli beklentiler içerir.
Zhou xingjiang. Yüksek sıcaklık süper iletkenliğinin ve önemli öneminin gelişim geçmişi. Bilimsel rapor, 2016, 62: 745 ~ 748
Bu makale WeChat Public Hesabı "Bilimsel Rapor" tarafından yeniden basılmıştır (ID: Kexuetongbao)
Düzenleme: PXL
Son Sıcak Makaleler Top10
Görüntülemek için başlığı tıklayın
