本文主要介紹超導(dǎo)體的應(yīng)用前景非常誘人(超導(dǎo)體的應(yīng)用是什么)，下面一起看看超導(dǎo)體的應(yīng)用前景非常誘人(超導(dǎo)體的應(yīng)用是什么)相關(guān)資訊。
超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)年齡和臨界溫度已經(jīng)更新到2020年10月。
編輯評論/注釋
2020年10月14日，一篇關(guān)于超高壓下室溫超導(dǎo)觀測的論文出現(xiàn)在《自然》的封面上，引起轟動。論文顯示，在267萬個大氣壓的壓力下，一種氫化物材料在室溫下是超導(dǎo)的，溫度約為15攝氏度。
什么是超導(dǎo)？超導(dǎo)的研究經(jīng)歷了什么？為什么室溫超導(dǎo)如此受關(guān)注？科學(xué)院物理研究所副研究員羅在2014年撰文，描述了鐵基高溫超導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)和研究如何推動人們 美國對高溫超導(dǎo)的認(rèn)識，以及科學(xué)家的貢獻(xiàn)。
原標(biāo)題是 鐵基超導(dǎo)前世 ，首次發(fā)表于《《物理》》雜志2014年第43卷第7期?！吨R分子》被授權(quán)轉(zhuǎn)載。
執(zhí)筆|羅
從2008年凝聚態(tài)物理中的鐵基高溫超導(dǎo)熱潮開始，鐵基超導(dǎo)的科學(xué)研究已經(jīng)進(jìn)入了第六個年頭(注:本文發(fā)表于2014年，到2020年就12年了)，已經(jīng)發(fā)表了上萬篇鐵基超導(dǎo)的研究論文。截至2013年2月，全球鐵基超導(dǎo)研究領(lǐng)域前20篇被引用論文中，有9篇來自。鐵基超導(dǎo)仍然是凝聚態(tài)物理基礎(chǔ)研究中的前沿科學(xué)之一，吸引著世界上許多杰出科學(xué)家的關(guān)注。
為什么鐵基超導(dǎo)如此特殊？它的發(fā)現(xiàn)對基礎(chǔ)物理研究有什么樣的重要影響？人在鐵基超導(dǎo)的洪流中扮演了什么角色？本文將為你一一揭秘鐵基超導(dǎo)的前世。
19世紀(jì)末20世紀(jì)初，人們在氣體理論的指導(dǎo)下，在實驗室里液化了各種氣體，創(chuàng)下了一系列低溫紀(jì)錄。直到1908年7月10日，荷蘭萊頓大學(xué)的恩尼斯等人成功地液化了最后一種 頑固的氣體 氦，并確立了液氦的沸點為4.2 k(在熱力學(xué)溫標(biāo)中，0 k對應(yīng)于273.2℃，4.2 k相當(dāng)于269℃)，從而開啟了低溫物理研究的新篇章(見圖1)。
1911年4月8日，阿尼斯等人試圖研究金屬在低溫下的電阻行為。當(dāng)他們將金屬汞冷卻到4.2 k時，發(fā)現(xiàn)其電阻突然下降到儀器測量范圍內(nèi)的最小值(105ω)，以至于電阻降為零(見圖2)。anis把這種物理現(xiàn)象稱為超導(dǎo)性，意思是超導(dǎo)電性。他本人也因成功制備液氦和發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)而獲得了1913年的諾貝爾物理學(xué)獎。此后，人們發(fā)現(xiàn)許多單質(zhì)金屬及其合金在低溫下是超導(dǎo)體，一些非金屬單質(zhì)在高壓等特殊條件下也是超導(dǎo)體。在元素周期表中，除了除了一些磁性元素、惰性氣體、放射性重元素和一些堿金屬外，很多元素都是超導(dǎo)體。
1933年，德國物理學(xué)家邁斯納通過實驗發(fā)現(xiàn)，超導(dǎo)體有自己的特性，與假設(shè)的理想金屬導(dǎo)體有很大不同(低溫下電阻逐漸下降到零)。即超導(dǎo)體除了電阻為零之外，還有另一個獨立的神奇性質(zhì)——完全抗磁性。一旦超導(dǎo)體進(jìn)入超導(dǎo)狀態(tài)，就像武俠英雄訓(xùn)練出的 金鐘罩和鐵布衫 ，外部磁場可以 根本進(jìn)不去，物質(zhì)內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。判斷一種材料是否屬于超導(dǎo)體，必須具備兩個獨立的特征:電阻為零和完全抗磁性。
用電阻為零的超導(dǎo)材料代替常規(guī)的有電阻的金屬材料，可以節(jié)省大量電力傳輸帶來的熱量損失；可以設(shè)置超導(dǎo)發(fā)電機(jī)、變壓器和儲能環(huán)；可以在很小的空間內(nèi)實現(xiàn)強(qiáng)磁場，從而獲得高分辨率的核磁共振成像，研究極端條件下的物理性質(zhì)，開發(fā)安全高速的磁懸浮列車。
超導(dǎo)磁體在基礎(chǔ)物理實驗中有著不可替代的應(yīng)用。例如，超導(dǎo)磁體被廣泛用于發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子的歐洲大型強(qiáng)子加速器(lhc)的加速通道和探測器中。未來能源之星國際熱核實驗反應(yīng)堆(iter)依靠超導(dǎo)磁體來約束核聚變，以實現(xiàn)可控目的。超導(dǎo)磁體廣泛應(yīng)用于凝聚態(tài)物理和生物物理。但在日常生活中，超導(dǎo)體的名聲遠(yuǎn)不如半導(dǎo)體。為什么？一般來說，半導(dǎo)體可以在室溫下使用，但超導(dǎo)體往往需要非常低的溫度環(huán)境(低于其超導(dǎo)臨界溫度)，這就要依靠昂貴的液氦或其他低溫設(shè)備來維持，這就大大增加了超導(dǎo)應(yīng)用的成本。解決這個問題的關(guān)鍵是找到臨界溫度更高的超導(dǎo)體，尤其是室溫超導(dǎo)體——這是所有超導(dǎo)研究者的終極夢想。
圖1各種氣體的沸點
圖2金屬汞的電阻在4.2 k時突然降到零。
除了尋找具有更高臨界溫度的超導(dǎo)材料，從事超導(dǎo)研究的物理學(xué)家還承擔(dān)著另一項重要的科學(xué)任務(wù)解釋為什么電子可以 自由行走從微觀層面來看。包括愛因斯坦、玻爾、費曼在內(nèi)的世界上很多頂尖的智慧物理學(xué)家都試圖完成這個任務(wù)，但都失敗了。在超導(dǎo)發(fā)現(xiàn)46年后的1957年，三位美國物理學(xué)家成功建立了常規(guī)金屬超導(dǎo)的微觀理論，并以他們(巴丁、庫珀和施里弗)的名字將這一理論命名為bcs理論。
根據(jù)bcs理論，除了眾所周知的庫侖排斥之外，常規(guī)金屬合金中的自由電子可以間接產(chǎn)生微弱的吸引相互作用。因為固體材料中的原子總是在平衡位置附近振動，原子核及其內(nèi)部電子形成的帶正電的原子經(jīng)過時實際上會帶負(fù)電。兩個電子之間有相互吸引的作用，所以后一個通過的電子將 感覺 馬克 是由前面經(jīng)過的電子引起的，即它們之間存在間接的相互作用，其介質(zhì)是聲子，一種周期性排列的原子產(chǎn)生的熱振動能量量子。如果兩個電子運動方向相反(動量相反)，那么它們與周圍原子現(xiàn)實的相互作用可以等效為它們之間的一種弱吸引相互作用，就像兩個跳舞的人在冰面上互相扔球，導(dǎo)致了材料中電子的配對。成對的電子對也被稱為庫珀對。如果所有的庫珀對在運動過程中保持步調(diào)一致，那么配對電子即使受到運動的阻礙也會有升有降，這樣整個配對自由電子群就可以保證能量損失為零，從而達(dá)到零阻態(tài)。
雖然bcs理論用 電子配對，不厭倦工作，其創(chuàng)新而大膽的想法遲遲不被人們接受，直到多年后才被實驗證實，并于1972年被授予諾貝爾物理學(xué)獎。作為唯一兩次獲得諾貝爾物理學(xué)獎的人，巴丁早在1956年就因發(fā)明半導(dǎo)體晶體管而獲獎，在半導(dǎo)體和超導(dǎo)體領(lǐng)域做出了巨大的科學(xué)貢獻(xiàn)。有了理論的指導(dǎo)，似乎臨界溫度更高的超導(dǎo)體也能跟著圖走。然而，興奮的實驗物理學(xué)家只在nb3ge合金中發(fā)現(xiàn)了23.2 k超導(dǎo)，超導(dǎo)探索之路持續(xù)了60多年，就像烏龜踱步，路漫漫其修遠(yuǎn)兮，修遠(yuǎn)不止(見圖3)。
黎明在哪里？凝聚態(tài)理論物理學(xué)家又一次無情地潑了一大瓢冷水——基于bcs理論框架，他們計算出所有金屬合金超導(dǎo)體的臨界溫度都存在一個40 k的理論上限，這個上限被稱為麥克米蘭極限。這是因為金屬原子真實熱振動的中間介質(zhì)能量是有上限的。要獲得40 k以上的超導(dǎo)性，原子組成的周期晶格最終會熔化。40 k，從300 k附近的室溫來看似乎遙不可及，但這會是不可逾越的障礙嗎？
圖3超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)年齡和臨界溫度已經(jīng)更新到2020年10月。
幸運的是，實驗物理學(xué)家并沒有因此而放棄夢想。他們一直在努力工作。直到今天，人們還在不斷發(fā)現(xiàn)新的超導(dǎo)材料。
研究表明，大多數(shù)非磁性金屬元素在足夠低的溫度下都可以超導(dǎo)。當(dāng)這些元素形成合金時，臨界溫度會更高。他們統(tǒng)稱為 金屬合金超導(dǎo)體 。雖然某些金屬化合物中的電子看起來是電子重 (電子的有效質(zhì)量大)，它們可以實現(xiàn)超導(dǎo)，被歸類為 重費米子超導(dǎo)體 。c60和堿金屬的化合物，甚至一些有機(jī)材料，也是超導(dǎo)體，被歸類為 有機(jī)超導(dǎo)體 更令人欣慰的是，許多通常被認(rèn)為導(dǎo)電性差的金屬氧化物(如氧化鈦、氧化鈮、氧化鉍、釕)氧化物、氧化鈷等。)也是超導(dǎo)體。超導(dǎo)幾乎處處存在于各種形態(tài)的簡單物質(zhì)和化合物中！因為 條條大路通超導(dǎo) ，物理學(xué)家開始了更大膽的探索，在通常被視為絕緣體的氧化銅陶瓷材料中尋找可能的超導(dǎo)性。
從1986年開始，曙光終于沖破迷霧。瑞士蘇黎士ibm公司的兩位工程師伯諾茲和繆勒發(fā)現(xiàn)labacuo系統(tǒng)中可能存在35 k的超導(dǎo)性。雖然臨界溫度尚未超過40 k，但35 k是當(dāng)時所有超導(dǎo)體臨界溫度的新紀(jì)錄，為此伯諾茲和繆勒獲得了1987年的諾貝爾物理學(xué)獎。一場攀登超導(dǎo)高峰的戰(zhàn)斗就這樣開始了，包括許多人和科學(xué)家。
1987年2月，美國休斯頓大學(xué)的朱經(jīng)武、吳茂昆和科學(xué)院物理研究所的趙忠賢獨立發(fā)現(xiàn)ybacuo體系存在90 k以上的臨界溫度，超導(dǎo)研究首次成功突破液氮溫區(qū)(液氮的沸點為77 k)。使用更廉價的液氮將大大降低超導(dǎo)的應(yīng)用成本，使超導(dǎo)的大規(guī)模應(yīng)用和深入科學(xué)研究成為可能。因此，趙忠賢 這個研究小組獲得了1989年國家自然科學(xué)一等獎。在接下來的十年里，超導(dǎo)的臨界溫度記錄像火箭一樣上升。目前世界上臨界溫度最高的超導(dǎo)體是hgbacacuo系(大氣壓下135 k，高壓下164 k)，是朱經(jīng)武研究組在1994年設(shè)定的(見圖3)。因為銅氧化物超導(dǎo)體的臨界溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過40 k的麥克米蘭極限，所以統(tǒng)稱為 高溫超導(dǎo)體 (這里的高溫其實只是相對于金屬合金超導(dǎo)體的較低臨界溫度而言)。
氧化銅hts家族有很多亞成員，按元素分為汞系、鉈系、鉍系、釔系、鑭系等。按載體形式可分為空穴型和電子型兩大類；根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)中所含cuo表層的數(shù)量，可分為單層、雙層、三層和無限層。隨著實驗研究的發(fā)展，人們很快意識到氧化銅高溫超導(dǎo)體(或銅基超導(dǎo)體)無法用傳統(tǒng)的bcs超導(dǎo)微觀理論來描述。要獲得如此高的臨界溫度，僅僅通過原子熱振動作為中間體來形成配對電子是不夠的。此外，還發(fā)現(xiàn)重費米子超導(dǎo)體、有機(jī)超導(dǎo)體和某些氧化物超導(dǎo)體可以 不能用bcs理論來描述。雖然電子配對的概念依然成立，但是有很多奇怪的配對，配對介質(zhì)，配對。無法用傳統(tǒng)bcs理論描述的超導(dǎo)體也被稱為 非常規(guī)超導(dǎo)體 ，不同于 傳統(tǒng)超導(dǎo)體 可以用bcs理論來描述。也就是說，所有的高溫超導(dǎo)體都屬于 非常規(guī)超導(dǎo)體 。
有趣的是，2001年的這一天我們的科學(xué)家在二硼化鎂(mgb2)中發(fā)現(xiàn)了39 k的超導(dǎo)性，后來被證明是一種常規(guī)超導(dǎo)體。目前發(fā)現(xiàn)的臨界溫度最高的常規(guī)超導(dǎo)體，距離40 k的上限只有一步之遙..之所以能達(dá)到這么高的臨界溫度，是因為這種超導(dǎo)材料中的多種電子參與了超導(dǎo)電子配對，也叫多帶超導(dǎo)體(見圖4)。由于它是傳統(tǒng)的超導(dǎo)體，40 k的麥克米蘭極限也適用于二硼化鎂。十多年來，物理學(xué)家們一直無法突破這個 緊箍咒 無論如何摻雜或加壓mgb2。由此可見，要找到一種40 k以上的高溫超導(dǎo)材料有多難！
圖4二硼化鎂、鐵基超導(dǎo)材料和銅基超導(dǎo)材料的典型結(jié)構(gòu)和費米表面。
高溫超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)，在當(dāng)時沉悶的超導(dǎo)研究領(lǐng)域敲響了一聲春雷，人們對超導(dǎo)的未來發(fā)展充滿了期待。然而現(xiàn)實總是殘酷的，似乎觸手可及的室溫超導(dǎo)夢想卡在了164 k的世界紀(jì)錄上，再往上挪半步也不再困難。當(dāng)人們試圖大規(guī)模推廣高溫超導(dǎo)高壓在液氮溫區(qū)的應(yīng)用技術(shù)時，發(fā)現(xiàn)其實是 丑陋無用的 。氧化銅本質(zhì)上是一種陶瓷材料，機(jī)械性能脆弱，缺乏柔性和延展性，在物理上臨界電流密度太小，在承載大電流時容易失去超導(dǎo)性而迅速發(fā)熱?？茖W(xué)家們努力了20多年，雖然氧化銅超導(dǎo)線圈已經(jīng)開始進(jìn)入市場，但是超導(dǎo)高壓的大部分應(yīng)用還是在常規(guī)的金屬合金超導(dǎo)體上。
然而，塞翁失馬焉知非福。銅基超導(dǎo)的弱電應(yīng)用近年來發(fā)展迅速，已成為超導(dǎo)應(yīng)用的一大分支。用銅基超導(dǎo)材料制成的超導(dǎo)量子干涉儀是目前世界上最靈敏的磁探測技術(shù)，也是超導(dǎo)量子比特的基本單元。未來世界上可能會出現(xiàn)以超導(dǎo)量子比特為單位的量子計算機(jī)——基于量子力學(xué)的高速計算機(jī)。由氧化銅超導(dǎo)薄膜制成的超導(dǎo)微波器件正在走向商業(yè)化和市場化。你正在使用的3g或4g手機(jī)，其通信基站很可能使用了高信噪比的超導(dǎo)濾波器。這些高性能微波器件在軍事裝備、衛(wèi)星通信、航空航天等領(lǐng)域也很有用。因為銅基超導(dǎo)體是非常規(guī)超導(dǎo)體中最特殊的，所以也具有非常重要的基礎(chǔ)研究價值。高溫超導(dǎo)的微觀機(jī)制已經(jīng)成為凝聚態(tài)物理皇冠上的明珠之一。
挑戰(zhàn)遠(yuǎn)比預(yù)期的困難。人們發(fā)現(xiàn)，高溫超導(dǎo)體中很多新奇的物理現(xiàn)象可能是目前物理學(xué)理論體系無法理解的，而最麻煩的是這類材料中的電子之間存在強(qiáng)關(guān)聯(lián)效應(yīng)，成為強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系。經(jīng)過近30年的奮斗，人們對銅基超導(dǎo)體達(dá)成共識的研究結(jié)論很少，更多的是充滿爭議和困惑。用理論來指導(dǎo)尋找具有更高臨界溫度的超導(dǎo)體幾乎是瘋狂的，但是實驗物理學(xué)家只能憑經(jīng)驗和感覺大海撈針。
2008年3月1日至5日，一批活躍在超導(dǎo)研究前沿的科學(xué)家齊聚科學(xué)院物理研究所，參加了2008 高溫超導(dǎo)機(jī)理研究與應(yīng)用態(tài)勢評估研討會；探索高溫超導(dǎo)研究失落的未來，試圖找到銅基高溫超導(dǎo)研究的突破點。而此時，位于合肥的物理所超導(dǎo)實驗室和極端條件實驗室，已經(jīng)悄然走在了超導(dǎo)研究改革的前沿。
2008年2月23日，西野秀夫 美國的研究小組報道在摻氟的lafeaso體系中存在26 k的超導(dǎo)性。我國科學(xué)家一得到消息就合成了這種物質(zhì)，并對其物理性質(zhì)進(jìn)行了研究。其中，物理所和中科大的研究人員通過稀土替代法獲得了一系列高質(zhì)量的樣品，驚喜地發(fā)現(xiàn)其臨界溫度超過了40 k，優(yōu)化合成方法后可以獲得55 k的高臨界溫度。新一代高溫超導(dǎo)體——鐵基高溫超導(dǎo)體誕生了。
這一次，從發(fā)現(xiàn)新的超導(dǎo)體到臨界溫度突破麥克米蘭極限，用了不到三個月的時間，幾乎以天為單位不斷更新新的超導(dǎo)記錄。隨后的幾年里，不斷發(fā)現(xiàn)砷化鐵、硒化鐵等新的鐵基超導(dǎo)體系。典型的前驅(qū)體如lafeaso、bafe2as2、lifeas、fese等。這些材料可以通過幾乎所有原子位置的不同摻雜獲得超導(dǎo)性，我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了大量的鐵基超導(dǎo)體系(見圖5和圖6)。
圖5鐵基超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)時間及其超導(dǎo)臨界溫度。
圖6發(fā)現(xiàn)鐵基超導(dǎo)的典型母體結(jié)構(gòu)。
根據(jù)鐵基超導(dǎo)材料(堿金屬或堿土金屬、稀土金屬、過渡金屬、磷族元素、氧族元素)的基本組合規(guī)則，粗略估計有3000多種家族成員，而今天發(fā)現(xiàn)的體系只有9根牛一毛，真的是迄今為止最大的超導(dǎo)家族。鐵基高溫超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)無疑注入了一股前所未有的 強(qiáng)心劑 投入到當(dāng)時幾乎被壓抑的高溫超導(dǎo)體研究中，持續(xù)了一百多年的超導(dǎo)研究從此煥發(fā)了新一輪的青春活力。
作為僅次于銅基超導(dǎo)體的第二大高溫超導(dǎo)體家族，鐵基超導(dǎo)體具有更豐富的物理性質(zhì)和更大的潛在應(yīng)用價值。它與銅基超導(dǎo)體有著類似的關(guān)系，其晶體結(jié)構(gòu)、磁結(jié)構(gòu)和電子相圖都非常相似(見圖7)。但在電子結(jié)構(gòu)上屬于像二硼化鎂一樣的多能帶超導(dǎo)體(見圖4)。它的基體更具金屬性，與絕緣的氧化銅基體完全不同(氧化銅只有摻雜后才呈現(xiàn)金屬性)；目前已經(jīng)證實電子配對的概念仍然適用，在配對介質(zhì)上可能類似于銅基超導(dǎo)體，但配對更接近于傳統(tǒng)的金屬超導(dǎo)體。
基本上鐵基超導(dǎo)體更像是銅基超導(dǎo)體和傳統(tǒng)金屬超導(dǎo)體之間的橋梁，使人們有可能 摸著橋過河從已知的常規(guī)超導(dǎo)機(jī)制到原本模糊的銅基高溫超導(dǎo)機(jī)制(見圖4)。通過多年來在銅基超導(dǎo)研究方面的經(jīng)驗和技術(shù)積累，鐵基超導(dǎo)發(fā)現(xiàn)后，超導(dǎo)的實驗技術(shù)和理論基礎(chǔ)研究的進(jìn)展較銅基超導(dǎo)有了很大的加快。目前，近6年的研究成果幾乎可以媲美銅基超導(dǎo)近30年的研究成果，甚至在某些方面超越了以往對高溫超導(dǎo)的認(rèn)識，高溫超導(dǎo)微觀機(jī)制的研究遇到了前所未有的良好機(jī)遇。
在應(yīng)用中，鐵基超導(dǎo)體因其金屬特性更容易加工成線材和帶材，所能承載的上臨界磁場/臨界電流與銅基超導(dǎo)體相當(dāng)，甚至可能更優(yōu)越。當(dāng)然，鐵基超導(dǎo)材料的制備大多數(shù)情況下需要砷化合物和堿金屬或堿土金屬，其毒性很強(qiáng)，對空氣極其敏感，這對材料的制備技術(shù)和安全性提出了更高的要求。
在超導(dǎo)的弱電應(yīng)用中，鐵基超導(dǎo)還處于起步階段，與銅基超導(dǎo)成熟的弱電應(yīng)用相差甚遠(yuǎn)。從材料的角度來看，鐵基超導(dǎo)體更加靈活多變，大大拓展了高溫超導(dǎo)體的研究空間，很多實驗現(xiàn)象也可以在不同的體系中進(jìn)行比較，從而得出更具普適性的結(jié)論。如前所述，在鐵基母體材料中幾乎任何原子位置摻雜不同價態(tài)甚至相同價態(tài)的元素都可以實現(xiàn)超導(dǎo)，不同體系材料的超導(dǎo)性也隨外壓的變化而變化。
更有趣的是，日本科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，浸泡在各種酒里的母體材料也可以超導(dǎo)。這真的是 醉酒的意義不是酒，而是超導(dǎo)！ 鐵基超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)極大地鼓舞了超導(dǎo)材料探索者的信心，正如發(fā)現(xiàn)二硼化鎂的日本科學(xué)家所說: 我相信世界上所有的材料都有可能成為超導(dǎo)體，只要達(dá)到足夠多的載流子，足夠強(qiáng)的壓力或者足夠低的溫度等外界條件，就有希望實現(xiàn)超導(dǎo)！ (比如根據(jù)bcs理論，如果金、銀、銅等簡單物質(zhì)都是超導(dǎo)的，那么它們的臨界溫度就非常接近絕對零度。)
圖7銅基超導(dǎo)體和鐵基超導(dǎo)體有相似的電子態(tài)相圖。
在含鐵化合物中發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)性本身就是一個突破，因為一般認(rèn)為鐵離子具有磁性，會極大破壞超導(dǎo)性。出乎意料的是，在砷化鐵基體中摻雜磁性離子(如鈷、鎳)會誘發(fā)超導(dǎo)。鐵基超導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)證明了磁性和超導(dǎo)其實是可以和平共存的，新超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)往往打破常規(guī)。
2001年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)非磁性元素鐵在高壓下會出現(xiàn)超導(dǎo)性。令人驚訝的是，在2008年之前，含鐵合金或化合物超導(dǎo)材料有1種。0多種，從這個角度來說，鐵基超導(dǎo)一點都不稀奇！
但是，新超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)確實需要機(jī)遇，運氣和長期的經(jīng)驗積累。日本的hideo nishino起初并不研究超導(dǎo)，但他的研究小組一直致力于尋找透明導(dǎo)電氧化物材料。早在2000年左右，他就開始尋找lacuso、lamnpo等結(jié)構(gòu)相似的導(dǎo)電材料，并在2006年意外發(fā)現(xiàn)lafepo材料中存在約3 k的超導(dǎo)性，隨后意識到la feso化合物中也可能存在超導(dǎo)性。通過摻雜氟，
關(guān)于鐵基超導(dǎo)，有幾個有趣的史實。從1977年到1995年，德國科學(xué)家w. jeitschko的研究組一直在研究與lafepo結(jié)構(gòu)相似的化合物，他們先后合成了磷化鐵、磷化鈷和磷化釕。2000年，同樣晶體結(jié)構(gòu)的稀土砷化鐵也制備成功。遺憾的是，他們并沒有進(jìn)一步用氟替代摻雜，只是與新超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)擦肩而過。更令人印象深刻的是鐵基超導(dǎo)體(如eufe2as2、kfe2as2、rbfe2as2、csf《科學(xué)》雜志報道的那樣的研究成果；;的不斷涌現(xiàn)表明已經(jīng)成為凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的強(qiáng)國。 2008年，鐵基超導(dǎo)被多家媒體評為世界十大科學(xué)進(jìn)展之一，鐵基超導(dǎo)研究團(tuán)隊獲得 尋求杰出科學(xué)成就集體獎2009年和2013年國家自然科學(xué)一等獎，極大地鼓舞了鐵基超導(dǎo)相關(guān)研究人員的信心。
從1911年發(fā)現(xiàn)常規(guī)金屬超導(dǎo)體到1957年建立bcs超導(dǎo)微觀理論，常規(guī)超導(dǎo)機(jī)制的求解走過了46年的漫長歷程。如今，距離1986年發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)體已經(jīng)過去了近30年。隨著2008年鐵基超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)，高溫超導(dǎo)體機(jī)理的研究開始加速，普遍認(rèn)為建立高溫超導(dǎo)體微觀理論的目標(biāo)已經(jīng)不遠(yuǎn)。
在新型超導(dǎo)材料的探索中，幾乎每年都會發(fā)現(xiàn)很多新型超導(dǎo)材料。雖然大部分臨界溫度都在40 k以下，但其中所展現(xiàn)出的新奇的物理性質(zhì)還是值得人們關(guān)注的。科學(xué)家仔細(xì)研究這種 出乎意料和不合理的 鐵基超導(dǎo)可能再次誕生的驚喜。誰也不能否認(rèn)，在不久的將來，室溫超導(dǎo)的終極夢想可能會實現(xiàn)，甚至被廣泛應(yīng)用。屆時，我們生活的世界將發(fā)生翻天覆地的變化，其中來自的科學(xué)家的貢獻(xiàn)將永遠(yuǎn)值得銘記。
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