連續(xù)3年空缺的國家自然科學(xué)一等獎，今年有了歸屬。以趙忠賢、陳仙輝、王楠林、聞�；�、方忠為代表的中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)國家實(shí)驗(yàn)室（籌）（以下簡稱“物理所”）和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)（以下簡稱“中科大”）研究團(tuán)隊(duì)因?yàn)樵凇?0K以上鐵基高溫超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)及若干基本物理性質(zhì)研究”方面的貢獻(xiàn)摘得這一殊榮。

　　鐵基高溫超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)，突破了傳統(tǒng)理論的限制，將我國在該領(lǐng)域的研究推向世界最前沿，也有望激活超導(dǎo)體潛在的應(yīng)用前景。

　　超導(dǎo)，全稱超導(dǎo)電性，是指某些材料在溫度降低到某一臨界溫度，或超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度以下時，電阻突然消失的現(xiàn)象。具備這種特性的材料稱為超導(dǎo)體。

　　中科院院士、項(xiàng)目完成人之一的趙忠賢介紹說，超導(dǎo)體的兩個基本性質(zhì)是零電阻和抗磁性，這些不尋常的特性使其在科學(xué)研究、信息通訊、能源存儲、交通運(yùn)輸、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域均有重大的應(yīng)用前景。

　　超導(dǎo)研究在科學(xué)上的重要性，吸引了無數(shù)科學(xué)家的目光，在超導(dǎo)研究百年歷史上，10人獲得了5次諾貝爾獎�！爱�(dāng)前，擺在科學(xué)家面前的一個難題是，找到更高臨界溫度、更適于應(yīng)用的超導(dǎo)體�！壁w忠賢說。

　　1968年，物理學(xué)家麥克米蘭根據(jù)傳統(tǒng)理論計(jì)算推斷，超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變溫度一般不能超過40K（約零下233攝氏度），這個溫度也被稱為麥克米蘭極限溫度。

　　人類對超導(dǎo)的應(yīng)用是否確實(shí)只能被限制在40K以下？40K的極限溫度能否被突破？為了探索這個問題，科學(xué)家們做了無數(shù)次嘗試。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，很快包括中國科學(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)變溫度提高到液氮溫區(qū)以上，突破了麥克米蘭極限溫度，使其成為高溫超導(dǎo)體。

　　中科大教授、項(xiàng)目完成人之一的陳仙輝表示，銅氧化物高溫超導(dǎo)體家族有兩個主要缺陷，作為金屬陶瓷材料加工工藝嚴(yán)苛，綜合成本高，影響廣泛應(yīng)用。此外，銅基超導(dǎo)并沒有解決高溫超導(dǎo)電性機(jī)理豐富的物理內(nèi)涵。

　　要揭開高溫超導(dǎo)的原理，廣泛應(yīng)用，尋找到臨界溫度更高的超導(dǎo)體勢在必行。

　　2008年2月下旬，日本化學(xué)家細(xì)野在四方層狀的鐵砷化合物中發(fā)現(xiàn)存在轉(zhuǎn)變溫度為26K的超導(dǎo)電性，但因?yàn)闆]有突破麥克米蘭極限溫度，還不能確定是鐵基為高溫超導(dǎo)體。

　　機(jī)遇給有準(zhǔn)備的頭腦。基于長期的研究經(jīng)驗(yàn)，趙忠賢敏銳意識到，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。

　　此后，趙忠賢小組等研究團(tuán)隊(duì)，在該領(lǐng)域全力探索。2008年3月，中科大陳仙輝研究組和物理所王楠林研究組同時在鐵基中觀測到了43K和41K的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度，突破了麥克米蘭極限，證明了鐵基超導(dǎo)體是高溫超導(dǎo)體；不久后，趙忠賢研究組利用高壓合成技術(shù)高效地制備了一大批不同元素構(gòu)成的鐵基超導(dǎo)材料，轉(zhuǎn)變溫度很多達(dá)到50K以上的，并創(chuàng)造了55K的鐵基超導(dǎo)體轉(zhuǎn)變溫度紀(jì)錄。經(jīng)國際物理學(xué)界公認(rèn)，鐵基超導(dǎo)正式成為新一類高溫超導(dǎo)體。

　　再接再厲，我國科學(xué)家還對鐵基超導(dǎo)體若干基本物理性質(zhì)進(jìn)行了深入研究，確認(rèn)了它的非常規(guī)性。鐵基高溫超導(dǎo)研究震撼科學(xué)界，《科學(xué)》雜志專題評述指出：中國如洪流般涌現(xiàn)的研究結(jié)果標(biāo)志著，在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域，中國已經(jīng)成為一個強(qiáng)國。

　　2013年2月，中國科學(xué)院國家科學(xué)圖書館統(tǒng)計(jì)顯示，世界范圍內(nèi)鐵基超導(dǎo)研究領(lǐng)域被引用數(shù)排名前20的論文中，9篇來自中國，其中7篇來自該研究團(tuán)隊(duì)。

　　“如果沒有多年的積累，我們不一定能抓住鐵基超導(dǎo)的機(jī)遇�！壁w忠賢說，在5名獲獎科學(xué)家背后，有著一支龐大、默默奉獻(xiàn)的研究團(tuán)隊(duì)，他們都曾在我國鐵基超導(dǎo)體的研究中做出過貢獻(xiàn)。

　　他說，超導(dǎo)要實(shí)現(xiàn)規(guī)模化的商業(yè)應(yīng)用，還需改進(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，提高可靠性，降低成本，這些方面還有很多工作值得研究。

　　“令人欣慰的是，超導(dǎo)研究已經(jīng)在中國扎了根，如果有一天超導(dǎo)又有新的突破，我相信一定有我們中國人�！壁w忠賢說。