12月21日，國家納米技術(shù)與工程研究院傳出消息，我國納米技術(shù)領(lǐng)域取得了重大突破，中國科技大學(xué)陳仙輝教授研究組利用水熱法成功研發(fā)出一種新型納米材料——鐵基超導(dǎo)材料，其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度高達(dá)40K以上，突破了麥克米蘭極限溫度。這是我國首次利用水熱法發(fā)現(xiàn)FeSe類新型高溫超導(dǎo)材料，有望結(jié)束超導(dǎo)材料長期依賴從美國、日本進(jìn)口的歷史。

　　超導(dǎo)，全稱為超導(dǎo)電性，指的是某些材料在溫度降低到某一臨界溫度，或超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度以下時(shí)，電阻突然消失的現(xiàn)象，具備這種特性的材料稱為超導(dǎo)體。物理學(xué)家麥克米蘭根據(jù)傳統(tǒng)理論計(jì)算斷定，超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變溫度一般不能超過40K(約-233℃)，這個(gè)溫度也被稱為麥克米蘭極限溫度。鐵基高溫超導(dǎo)體是目前凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，其機(jī)理還沒有得到完全的理解，F(xiàn)eSe類超導(dǎo)體以其諸多獨(dú)特的性質(zhì)被認(rèn)為是研究鐵基超導(dǎo)機(jī)理的理想材料體系。

　　中國科技大學(xué)陳仙輝教授研究組首次利用水熱反應(yīng)方法成功發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度40K以上的新的FeSe類超導(dǎo)材料(Li0.8Fe0.2)OHFeSe。該材料由FeSe層和(Li0.8Fe0.2)OH層沿c方向交替堆垛而成，F(xiàn)eSe層與(Li0.8Fe0.2)OH層之間由極其微弱的氫鍵相連。他們還與美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所中子研究中心的黃清鎮(zhèn)博士等幾個(gè)研究組合作，通過結(jié)合X射線衍射、中子散射和核磁共振3種技術(shù)手段精確地確定了該新材料的晶體結(jié)構(gòu)。

　　據(jù)了解，研究人員還發(fā)現(xiàn)，該結(jié)構(gòu)中嚴(yán)重畸變的FeSe4四面體有利于超導(dǎo)，這與FeAs類超導(dǎo)體中完美的FeAs4四面體有利于超導(dǎo)完全不同。比熱、磁化率和核磁共振數(shù)據(jù)表明該新超導(dǎo)材料在低溫8.5K存在反鐵磁序，并與超導(dǎo)電性共存。同時(shí)，該新超導(dǎo)體所具有的高超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度、空氣中穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)為進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究確定了方向，也為探索鐵基高溫超導(dǎo)的內(nèi)在機(jī)制提供了理想的材料體系。

　　鏈 接

　　五獲諾獎的超導(dǎo)材料

　　在超導(dǎo)研究的歷史上，已經(jīng)有10人獲得了5次諾貝爾獎，其研究價(jià)值舉足輕重。目前，超導(dǎo)的機(jī)理以及全新超導(dǎo)體的探索是納米技術(shù)領(lǐng)域最重要的前沿問題。同時(shí)，超導(dǎo)材料在石油化工、信息通信、能源存儲、交通運(yùn)輸、生物醫(yī)學(xué)和航空航天等領(lǐng)域有著重大的應(yīng)用前景，受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。

　　分析人士表示，目前超導(dǎo)市場的潛在規(guī)模高達(dá)2000億元。其核心超導(dǎo)材料占比30%~40%，市場規(guī)模800億元左右。我國超導(dǎo)材料主要從美國和日本進(jìn)口，價(jià)格昂貴，約占超導(dǎo)應(yīng)用產(chǎn)品成本的50%。從整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值來看，超導(dǎo)材料占超導(dǎo)設(shè)備成本40%~50%。從盈利空間來講，超導(dǎo)材料盈利空間最強(qiáng)，毛利率在50%左右。超導(dǎo)行業(yè)的發(fā)展將對超導(dǎo)材料產(chǎn)生巨大需求。