看到这个词脑海中立刻浮现出滚烫滚烫的火锅?不!这里的高温, 并非我们生活中说的高温,而是很低很低的温度(低于-100℃)。
我国东北最低温度也就-30~-40℃,那都已经是极冷的了,这低于-100℃为什么还称得上“高温”呢?这个问题解释起来有点费劲,咱们先看看后两个字——超导。
超导,就是超级导电,说得专业一点,就是材料电阻在某个临界温度以下变成零(零电阻效应),同时内部磁感应强度也为零的现象(完全抗磁性)。这要从100多年前说起:1911年,那时人们刚实现氦气的液化,有了极低的温度(4.2开),荷兰物理学家昂尼斯发现,金属汞在液氦温度下电阻竟然完全消失了!后来,物理学家陆续发现了好多超导材料,但几乎都是在10开左右的极低温度下才有,甚至有理论学家通过计算,发现常压下基于电声相互作用的超导体的临界温度最多不会高于40开。
这就好像是画了一条无形的红线,自然逃不掉被打破的命运。1986年,柏诺兹和缪勒将铜氧化物超导体的临界温度提高到35开, 1987年之后该体系的超导临界温度突破了40开。铁基超导体于2006年被发现,在2008年之后块体材料的临界温度达到了55 开。在单原子层薄膜中甚至可达65开以上。目前,铜基超导体的最高临界温度在常压下已经超过了130开,在高压下已达到了惊人的163开。也正是因为相比之前几开的温度,它们的临界温度都这么“高”,所以我们就把这些都称为“高温超导”。这两个高温超导领域的大家庭,为超导的大规模应用带来了希望。不过,目前超导江湖上仍然有两大挑战:高温超导的物理机制到底是什么?能不能找到临界温度更高,甚至室温的超导呢?不夸张地说,谁要是搞定 了这两个问题,诺贝尔奖就是妥妥的了。
我国在高温超导领域的研究也非常厉害,从1953年就开始了超导的相关研究。1987 年,赵忠贤等人独立发现了临界温度达到液氮温区以上(77开)的铜基超导体。2008年,中国科学家又在铁基超导的材料、物性和理论研究中取得了重要突破,一举把中国超导事业推向世界一流。我国的超导研究曾两度获“国家自然科学奖 一等奖”,并拿下“求是杰出科学成就集体奖”,赵忠贤院士更是摘 下了2016年度国家最高科学技术奖的桂冠。可能有些人还不清楚 这个奖的分量有多重,这么说吧,获此殊荣的,包括“两弹一星” 功勋科学家,也包括诺贝尔医学或生理学奖得主屠呦呦!