我國科學家又發現高温超導新材料 團隊去年曾獲國家自然科學一等獎

近年來，超導材料在信息通訊、生物醫學、航空航天等領域的應用前景越來越廣闊。去年德國科學家的一項實驗製成室温下陶瓷超導體，維持了數百萬分之幾微秒。我國科學家也不甘落後。繼獲得2013年度國家自然科學一等獎之後，中國科學技術大學陳仙輝教授研究組近期在鐵基超導研究領域又取得重大進展，發現了一種新的鐵基超導材料OHFeSe，其超導轉變温度高達40K（零下233.15攝氏度）以上，並確定了該新材料的晶體結構。為研究高温超導的機理提供了新的材料體系。相關成果在線發表在12月15日的《自然—材料》上。

超導是20世紀最偉大的科學發現之一，指的是某些材料在温度降低到某一臨界温度，或超導轉變温度以下時，電阻突然消失的現象，具備這種特性的材料稱為超導體。

我國中科院物理所和中國科技大學科研團隊基於20多年的研究積累，在鐵基超導研究方面取得一系列重大突破，被美國《科學》雜誌評為“2008年度十大科學突破”。今年1月，以趙忠賢、陳仙輝、王楠林、聞海虎和方忠為代表的中科院物理所和中國科技大學研究團隊，憑藉“40K以上鐵基高温超導體的發現及若干基本物理性質研究”，獲得2013年度國家自然科學一等獎。

近期，中科大合肥微尺度物質科學國家實驗室陳仙輝研究組首次利用水熱反應方法，又成功發現了一種新的鐵硒類超導材料：鋰鐵氫氧鐵硒化合物，超導轉變温度高達40K以上。通過結合X射線衍射、中子散射和核磁共振三種技術手段，他們精確地確定了該新材料的晶體結構。

中科院院士趙忠賢（右三）、中科大教授陳仙輝（右二）和團隊在高温超導實驗室裏

鐵基高温超導體是目前凝聚態物理領域的研究熱點，鐵硒（FeSe）類超導體以其諸多獨特的性質被認為是研究鐵基超導機理的理想材料體系。尤其是近期報道的生長於鈦酸鍶襯底上的鐵硒單層薄膜的零電阻轉變温度高達100K以上，更加激起了科學家們的濃厚興趣。

然而，對於鐵硒類超導材料，目前研究較為廣泛的鹼金屬插層鐵硒類化合物，其複雜的結構和性質使得研究其內在物理機制變得非常困難。而鐵硒單層薄膜以及通過液氨等低温液相插層方法合成的化合物，在空氣中極不穩定，無法深入研究其物理性質。為了能夠深入探究鐵基高温超導的物理機制，亟須尋找新的具有高的超導轉變温度且在空氣中穩定的、適合物理測量的鐵硒類超導材料。

陳仙輝研究組新發現的材料由鐵硒層和鋰鐵氫氧層交替堆垛而成，鐵硒層和鋰鐵氫氧層之間由極其微弱的氫鍵相連。他們與美國國家標準技術研究所中子研究中心博士黃清鎮以及中國科大教授吳濤等幾個研究組合作，精確確定了該新材料的晶體結構。測量表明，該新超導材料在低温約8.5 K存在反鐵磁序，並與超導電性共存。

專家稱，這一發現為相關體系新超導體的探索提供了新思路。同時，該新超導體所具有的高超導轉變温度、空氣中穩定等優點，為探索鐵基高温超導的內在物理機制提供了理想的材料體系。