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陈仙辉云云的“庆幸”扶植正在永久相持的底子之上

时间:2019-03-31来源:未知 作者:admin点击:
最近几年,超导研究掀起新一轮热潮,推动这轮热潮的则是多位中国科学家,这其中就有中科院院士、中国科学技术大学教授陈仙辉。 2015年,陈仙辉和中科院院士赵忠贤以及一位美国科学家共同获得马蒂亚斯奖,这是中国大陆科学家首次获得这一奖项。在此之前,这两

  最近几年,超导研究掀起新一轮热潮,推动这轮热潮的则是多位中国科学家,这其中就有中科院院士、中国科学技术大学教授陈仙辉。

  2015年,陈仙辉和中科院院士赵忠贤以及一位美国科学家共同获得马蒂亚斯奖,这是中国大陆科学家首次获得这一奖项。在此之前,这两位科学家还获得了已经空缺3年的国家自然科学奖一等奖。

  2013年2月,中科院国家科学图书馆统计显示,世界范围内铁基超导研究领域被引用数排名前20的论文中,9篇来自中国,其中7篇来自一等奖获得者的团队。

  超导是指某些材料在降到一定温度时,电阻消失为零的现象。超导体具有零电阻和完全抗磁性等特性,在信息通讯、能源存储、生物医学乃至航空航天等领域均有重大应用前景。

  在陈仙辉眼里,超导充满魅力。他认为,在石器时代、铁器时代之后,下一个可用来划分时代的材料,可能就是室温超导体。“如果发现室温超导,它将带来天翻地覆的变化。到那个时候,我们出门可以坐上悬浮的超导车,手机、电脑充一次电能用好几个月。”

  1986年,瑞士科学家发现了以铜为关键超导元素的铜氧化物超导体,随后中美两国科学家把其超导转变温度提高到液氮温度以上,掀起一轮超导热。当时,24岁的陈仙辉作为联合培养的硕士研究生正在中国科大应用化学系钱逸泰和陈祖耀实验室学习,这是他第一次接触超导研究。

  此后,国际超导研究经历了一段平淡期。1989年,陈仙辉师从吴杭生院士开始在中国科大攻读博士学位,继续其在超导领域的研究。

  2008年2月18日,日本科学家报告在铁砷化物中发现了26K的超导电性。得知这一消息的当天,在外开会的陈仙辉深夜11点赶回学校召集学生讨论和开始工作。

  根据超导体的标准理论,存在所谓的“麦克米兰极限”,即超导最高的转变温度为39K。陈仙辉深知:如果这类材料的超导转变温度不能超过39K,将没有多大意义。3月25日,陈仙辉小组经过反复实验验证,在国际上首次在常压下获得临界温度达到43K的铁基化合物超导体,突破了“麦克米兰极限”,这标志着人类发现了新一类的高温超导体,超导家族又多了“铁基高温超导”这一新成员。

  在确定超导转变温度高于40K后,陈仙辉带领学生24小时之内就完成了论文,投到《自然》杂志。《自然》审稿人评价称:“这项工作表明超导转变温度(在常压下)可高于40K,该工作是坚实的,有助于该领域基石的奠定。”目前,该论文已被他引1100余次,是2002年~2012十年期间我国被引用次数最高的十篇论文之一。

  铁基超导体工作研究被评为美国《科学》杂志“2008年度十大科学突破”、美国物理学会“2008年度物理学重大事件”及欧洲物理学会“2008年度最佳”。铁基高温超导研究的序幕从此被拉开,全球燃起新一轮“超导热”。为了这一天,陈仙辉在这条路上走了21年。

  “我很幸运,正好遇上了超导研究的两次热潮。”谈起自己的科研之路,陈仙辉低调而谦逊。但实际上,这样的“幸运”建立在长期坚持的基础之上。

  在两次热潮期间的低谷期间,陈仙辉一直坚持超导及相关领域的研究。在他看来,“做研究不能有功利心,基础科学的研究是一个甘苦自知的漫长过程,从自由探索到深入研究,再到实验阶段,积累到一定程度之后,出成果就是水到渠成的事情”。

  近年来,陈仙辉团队取得的成果呈现井喷式爆发,发现的新型超导体涵盖铜氧化合物、富勒烯、铁基和有机超导体等体系。2013年,陈仙辉基于黑磷具有与石墨类似的二维结构且有能隙,提出相关研究设想。随后,他利用高温高压技术生长出高质量黑磷单晶,并与复旦大学张远波等小组合作,成功地在二维黑磷薄层晶体实现了场效应晶体管。

  对于成功之道,陈仙辉认为:“很简单,不懈努力加上不惧失败。”他清醒地认识到:“坚持原始创新是科研人员的生命。”

  “除了吃饭睡觉和外出参加学术会议,老师绝大部分时间是在实验室和我们一起度过的。”中国科大教授、“青年千人计划”引进人才吴涛对一件事情记忆犹新。在铁基高温超导材料的实验制备过程中,一个学生不小心把样品烧化了,陈仙辉带领大家找原因,就在检查的过程中,意外制备出了高质量的单晶材料。成果发表后,在国际上引起很大反响。

  在通往成功的路上,陈仙辉也经历了许多挫折。他向记者讲述了自己印象深刻的一次“错过”。“在铁基超导体研究初期,我们实验室早就发现了BaFe2As2母体,但在掺K诱导超导电性时,由于制备样品时烧结温度过高,使K跟石英管反应以致没有掺入样品而没实现超导,最后钾掺杂的BaFe2As2的超导体被德国科学家发现。我们就这样失去了机会。”

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