
獲獎五人合影(從左至右:王楠林、陳仙輝、趙忠賢、聞海虎、方忠)。科學網 供圖
2014年1月10日,國家科技獎勵大會在北京人民大會堂隆重召開。以趙忠賢、陳仙輝、王楠林、聞海虎、方忠為代表的中國科學院物理研究所/北京凝聚態國家實驗室(籌)(以下簡稱“物理所”)和中國科學技術大學(以下簡稱“中國科大”)研究團隊因為在“40K以上鐵基高溫超導體的發現及若干基本物理性質研究”方面的突出貢獻,獲得了國家自然科學獎一等獎。之前,這一獎項已經連續3年空缺。
璀璨明珠,希望之星
在超導研究的歷史上,已經有10人獲得了5次諾貝爾獎,其重要性不言而喻。超導的機理以及全新超導體的探索仿佛是鑲嵌在山巔的一顆璀璨明珠,吸引全世界無數的物理學家甘愿為之攀登終生。
物理學家麥克米蘭根據傳統理論計算斷定,超導體的轉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。
是否人類對超導的應用確實只能被限制在40K以下,還是麥克米蘭使用的傳統理論本身存在缺陷?中國科大陳仙輝研究組和物理所王楠林研究組,同時獨立在摻F的SmOFeAs和CeOFeAs中觀測到了43K和41K的超導轉變溫度,突破了麥克米蘭極限,從而證明了鐵基超導體是高溫超導體。這一發現在國際上引起了極大的轟動,標志著經過20多年的不懈探索,人類發現了新一類的高溫超導體。
突破極限,勇攀新高
中國科大陳仙輝組在突破麥克米蘭極限后,又對電子相圖和同位素效應進行了深入研究,發現在相圖區間存在超導與磁性共存和超導電性具有大的鐵同位素效應,這些現象后來都被證明是大多數鐵基超導體的普適行為,為理解鐵基超導體的超導機理提供了重要的實驗線索。
物理所王楠林組從實驗數據出發,猜測LaOFeAs在低溫時有自旋密度波或電荷密度波的不穩定性,超導與其競爭。聞海虎小組合成了首個空穴型為主的鐵基超導體。方忠與實驗工作者深入合作,進一步加強了有關物性研究。方忠及其合作者計算了LaOFeAs的磁性,并且得到了和猜測一致的不穩定性,做出了“條紋反鐵磁序自旋密度波不穩定性與超導競爭”的判斷。這一預言隨后被國外同行的中子散射實驗證實。
截至2013年1月4日,鐵基超導體的8篇代表性論文SCI共他引3801次,20篇主要論文SCI共他引5145次,相關成果在國際學術界引起強烈反響。
默默無聞,無私奉獻
在5名獲得國家自然科學獎一等獎的科學家背后,有著一個龐大的研究團隊。他們雖然默默無聞,但所做的杰出貢獻都在鐵基超導體的研究中熠熠閃光。
物理所的靳常青在鐵基超導體1111體系和122體系之外,找到了第三種全新的以LiFeAs為代表的111體系超導體。丁洪是國家第一批“千人計劃”入選者。他放棄了美國波士頓學院的終身教授職位毅然回國,回國后的第二天就投入到了鐵基超導的研究當中。任治安當時是趙忠賢組的主要成員之一,之前也是趙忠賢的博士生,直接與其他80后一起合成了一系列轉變溫度在50K以上的鐵基超導體。王楠林研究組當時有一員干將名叫陳根富,2007年10月回國加入該組后,即著手開展了LaFeAsO等鐵砷超導材料的探索合成工作。他不但率先發現了41K的CeFeAs(O,F)新超導體,還首次生長出了一批高品質的超導單晶樣品,推動了相關鐵基超導機理的研究。
就是這樣一群值得世人崇敬的科學家,積極進取,努力拼搏,淡泊名利,勇攀高峰,讓世界對中國豎起了大拇指。而他們卻一點也不覺得自己做了什么了不起的事情。就像趙忠賢院士說的那樣:“榮譽歸于國家,成績屬于集體,個人只是其中的一分子,是每一個物理所人心中的信條。”