原子尺度上解密高温超导体

汲晓奇

在2014年1月10日国家科学技术奖励大会上，多年空缺的国家自然科学一等奖被铁基超导研究团队获得，一时间“铁基高温超导”一词再次被人们所关注。

殊不知，早在2008年凝聚态物理学领域掀起铁基高温超导研究热潮后的次年，宋灿立就在薛其坤院士的指导下开展铁基超导体FeSe高质量薄膜分子束外延（MBE）生长的探索，并于2011年作为第一作者在《Science》上发表了有关铁基超导FeSe研究的论文“Direct Observation of Nodes and Twofold Symmetry in FeSe Superconductor（铁硒超导体中能隙节点和二重对称性的直接观测）”。这是我国科学家首次在《Science》杂志上发布这个领域的研究成果，同时还入选2011年“中国百篇最具影响国际学术论文”和“中国高等学校十大科技进展”。

发展至今，高温超导仍然是凝聚态物理基础研究的前沿科学之一，不断吸引着世界上诸多优秀科学家的目光。在已发现的10种左右铁基超导体系中，有4种是由我国科学家独立发现。更难能可贵的是，在其物性和机理研究中，我国更是做出了许多世界一流成果。

勇登高峰 零的突破

1911年，在荷兰莱顿实验室里，昂尼斯等人利用液氦把金属汞降温到4.2 K（零下269摄氏度）时，意外地发现其电阻值突然降到仪器测量范围的最小值之下，可认为电阻为零。于是他们把此状态下的金属叫做超导体，寓意“超级”。

低温环境是超导体发挥“特效”的关键因素，但低温往往需要依赖昂贵的液氦来维持，无形中极大增加了超导体的应用成本。于是在此后的数年中，致力发现具有高转变温度的超导体甚至“室温超导体”便成为科学家不懈的追求。……