中国领先世界的超导研究

5　中国领先世界的超导研究

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超导现象虽然早在1911年已被荷兰物理学家昂尼斯发现，但产生超导体的物理机制是什么，如何解释超导体的无电阻现象，仍是未解决的课题。为了攻克这一难关，先后有5名诺贝尔奖获得者做过探索，但均未成功。1953年，巴丁与库柏、施瑞弗默契配合，克服了许多难题，于1957年发表了超导微观理论，解开了超导之谜，使整个超导研究进入了崭新阶段，因而巴丁与库柏、施瑞弗分享了1972年诺贝尔物理学奖。

20世纪80年代，在超导研究方面，赵忠贤领衔的中国科研团队与美、日科学家的研究成果相比毫不逊色，但依旧没有获得诺贝尔奖。

昂尼斯

超导是一个迷人的自然现象。1911年，荷兰莱顿大学物理学家昂内斯发现，将汞冷却到-268.98℃时，汞的电阻突然消失。后来又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性。他由于这一发现获得了1913年诺贝尔奖。

人们把处于超导状态的导体称为“超导体”。 超导体在低于临界温度时具有零电阻和完全抗磁性，简单说就是导体在超导状态下，电流畅通无阻，不会白白消耗掉。在超导发电、输电和储能、磁悬浮列车和热核聚变反应堆等方面具有广泛的应用价值。

磁悬浮列车

实现超导的温度太低，要制造出这种低温，消耗的电能远远超过超导节省的电能。20世纪80年代后期，科学家发现了一种陶瓷合金在-238℃时，出现了超导现象。

在中国，著名超导专家赵忠贤从1976年开始从事高温超导体的研究工作，并取得重要成果。

1986年，赵忠贤得知瑞士物理学家柏诺滋和缪勒在La-Ba-Cu-O材料中发现了35K的超导电性的可能性，立即带领他的研究小组开始了这方面的进一步研究。

1987年，赵忠贤发现了液氮温度超导体，并首先在国际上公布了它的化学成分——Ba-Y-Cu-O，这个研究成果推动了许多国家的超导研究。他们又获得了起始转变温度在100K以上的超导体。1987年3月12日，中国北京大学成功地用液氮进行了超导磁悬浮实验。1988年春，他们首先在Ti系氧化物超导体上，获得转变温度在120K的超导体。

2001年4月，340米铋系高温超导线在清华大学应用超导研究中心研制成功，并于年末建成第一条铋系高温线材生产线。

赵忠贤

2001年5月，北京有色金属研究总院采用自行设计研制的设备，成功地制备出国内最大面积的高质量双面钇钡铜氧超导薄膜，达到国际同类材料的先进水平。

目前，我国超导临界温度已提高到-120℃即153K左右 。

清华大学

知识拓展

赵忠贤

1964年毕业于中国科学技术大学技术物理系，中国科学院物理研究所研究员、国家超导实验室主任、中国科学院院士。1964年至今，在中国科学院物理研究所从事低温与超导方面的研究工作。

1986年，曾获第三世界科学院物理奖、首届陈嘉庚物质科学奖、中国科学院科技进步特别奖、国家自然科学一等奖、首届王丹萍科学奖、何梁何利科技进步奖。

多年从事超导研究的赵忠贤，也在不懈的追求中逐渐体验着人生的超导状态。对于他来说，超导不仅仅是科学研究中的一个领域，也是人生旅程中的一种超然境界。

陈仙辉

以赵忠贤为代表的中国科学家以其出色的工作跻身于世界超导研究的先进行列，先后获得国内外多项殊荣。

而有机超导体是一类含有碳氢化合物的超导体，因复杂的分子和晶体结构以及丰富的物理特性，凝聚态物理领域关注的热点，致力于在有机材料中发现高温超导电性。

科学家还在为此奋斗，企图寻找出一种“高温”超导材料，甚至一种室温超导材料。一旦找到这些材料，人们可以利用它制成超导开关器件和超导存贮器，再利用这些器件制成超导计算机。2011年10月，中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室陈仙辉小组在有机超导体研究领域取得重大突破，发现超导电性。

可以说，经过世界各国科学家们坚持不懈的努力，有关超导体的研究捷报频传，不断取得具有重要科学意义和重大应用前景的研究成果。科学界都不怀疑，超导技术成为有相当规模的一类高技术产业已为时不远了。

知识解码

超导计算机

超导开关器件的开关速度，已达到几微微秒（相当于0.000 000 000 001秒）的高水平。这是当今所有电子、半导体、光电器件都无法比拟的，比集成电路要快几百倍。

如果目前一台大中型计算机每小时耗电10千瓦，那么超导计算机的运算速度比现在的电子计算机快100倍，而电能消耗仅是电子计算机的千分之一，只需一节干电池就可以工作了。