超导技术

近日，“室温超导”热度持续走高。8月2日，天风国际证券分析师郭明錤表示，常温常压超导体的商业化尚无时间表，但是未来它将对消费电子领域的产品设计产生颠覆性影响，即便iPhone都能拥有匹敌量子计算机的运算能力。　　从二级市场来看，超导相关概念股表现活跃。东方财富Choice数据显示，8月2日，超导概念股集体高开，中孚实业、百利电气等个股涨停，板块指数创今年以来新高。　　“常温常压超导不需要特殊的温度和压力，是目前最有商用价值前景的超导体，如其落地则意味着可以为消费电子等更多产业带来巨大变革。”南京大学高性能计算中心高级工程师盛乐标在接受记者采访时表示，“常温常压超导材料将显著提升芯片的计算性能，促进量子计算、超导逻辑电路等发展，为计算机、手机等提供更高的电流密度和更低的能耗。”　　如果常温常压超导材料取得突破，将在能源、计算等诸多领域产生变革，如可用于构建量子计算机等。　　不过，目前室温超导体的相关研发工作仍在初期阶段。“从理论、实验，再到评审验证及量产，常温常压超导体的可行性落地仍有很长的路要走，同时其真正商业化还面临应用条件完善、技术路径变化、设计难度、成本等多重挑战。资本市场也要警惕过度炒作现象。”钧山董事总经理王浩宇对记者表示。　　科技部国家科技专家周迪认为，超导体是一种比常规导体更为优越的无损耗导电材料。目前，常温常压超导体落地的主要难点在于超导材料和制备适配难度较大，多个机理的未知问题也有待解决。　　对于“室温超导”的落地，相关上市公司虽集体持观望态度，但也将其视为重要的研发方向，并提前酝酿布局。　　鑫宏业在投资者互动平台上表示，超导技术（高温、低温、常温）是未来电力输送的重要发展方向，是特种线缆未来的重点研发方向，公司会积极关注。九洲集团表示，超导技术可以提高电能传输的效率，降低能源损耗，因此可能会对电力设备制造业带来积极的影响。广电电气称，公司保持对重要新兴技术及领域的密切关注。永鼎股份则表示，公司在等待相关验证的过程。　　根据贝哲斯咨询调研数据显示，2022年，全球超导体市场容量达405.93亿元，预测至2028年，全球超导体市场规模将会达到618.21亿元。　　“重大装备、AI智造等领域急需的半导体材料、超导材料等是新材料产业重点发展方向。在自主化创新的推动下，未来几年国内超导产业有望迎来迅猛增长。”看懂经济研究院研究员袁博认为。

在改造北京正负电子对撞机的过程中，中科院高能物理研究所自主研发了一整套超导磁体应用技术。在对撞机改造完成后，科研人员并没有让发明的新技术“锁在深闺”，而是带着技术，走向企业。日前，一个以超导磁体技术应用为方向的研究单位——中科院高能所超导磁体工程技术研究中心在山东潍坊成立。 　　该中心是在潍坊市政府和潍坊国家级高新技术开发区的支持下，在高能所与山东华特磁电公司多年合作的基础上落户潍坊的。中心将主要开展工业应用超导磁体的研制与开发，力争建成我国超导磁体的工程技术研发基地，进行超导磁体产业化。 　　据了解，目前我国超导核磁共振市场为若干国外大企业所控制。这些国外企业凭借技术优势垄断关键核心部件——超导线圈的供应，封锁和限制国内企业向高端产品发展，导致超导核磁共振设备价格高昂，进而给患者带来高额的诊疗费用。该中心的成立对打破国外大企业对超导核磁共振产业的垄断，促进民族产业的发展，大幅度降低核磁共振检查费用具有重要意义。

据《科技导报》2009年月2月报道，一项超导磁体应用技术研究表明，采用超导高梯度磁分离技术可用于造纸、化工、医药工业废水的净化分离。与传统的超导磁分离技术只能分离矿物、煤、高岭土中磁性杂质不同，该技术通过预先加入改性的磁种子颗粒材料，从而分离工业废水中无磁性的有机、无机污染物，实现工业污水的达标排放。 该技术是由此中国科学院理化技术研究所李来风研究员领导的研究小组通过与东北大学和沈阳水务集团有限公司水业技术研发中心合作共同完成，研究报告刊登于《科技导报》杂志2009年第3期，题为"超导磁分离及在造纸厂污水净化中的应用研究"，此研究得到国家科技部十一五863计划和中科院海外杰出学者基金资助。 目前，工业废水处理方法主要有化学法和生物化学法。然而，实用的化学法和生物化学法存在投资大、运行成本高、反应时间长、占地面积大、效率低、能耗高等问题。对于小型造纸厂废水处理，这些问题更加突出，厂家因建立污水处理设施投资过高，大多采取直排，给环境造成危害。因此开展新型、高效、低成本超导磁分离工业废水处理技术的研究对我国节能减排具有重要意义。 采用超导磁体分离矿石、煤、高岭土等固体物质中磁性杂质在国内外已得到广泛应用，但用于废水分离净化尚少涉及。主要原因是对于废水中的有机、无机污染物，由于这些污染物本身没有磁性，靠磁场产生的磁吸引力无法分离。2005年日本大阪大学Nshijima研究组最早开始超导磁分离污水处理研究，并建立了示范装置，用于分离造纸厂污水，分离后污水COD(化学需氧值)可由起始的110mg/L，降到25mg/L，去除率近80％。他们采用的是预先在污水中添加Fe3O4"磁种子"颗粒和聚氯化铝絮凝剂，絮凝剂将污水中有害物质和Fe3O4磁性颗粒一起絮凝，这样通过超导磁体吸引分离。尽管分离效果很好，但由于还需加入有机絮凝剂，没有完全摆脱因有机絮凝剂的加入带来的二次污染，此外超导磁体冷却采用的是液氦浸泡冷却，对于我国，氦资源贫乏，这将导致大规模应用推广的限制。 中科院理化所的工作克服了以上难题，在磁种子材料和超导磁体冷却技术上取得创新进展。采用等离子有机覆膜技术在Fe3O4磁性颗粒表面生长带活性基团的有机薄膜，这层纳米厚度的薄膜可以有效地捕捉污水中的有机物、无机离子，代替了有机絮凝剂的加入，而且由于有机膜与Fe3O4有很强的结合力，使得这种新型复合"磁种子"材料可以重复使用，较单纯的Fe3O4磁种子材料有明显优势， 采用这种"磁种子"材料对造纸厂废水处理实验表明经磁分离处理的集水池废水COD值由起始的1780mg/L降到147mg/L，去除率超过90％％，净化效果良好。另一个技术创新点是采用制冷机直接冷却超导磁体，从而摆脱超导磁体采用昂贵液氦的束缚，这样将使得超导磁分离污水处理系统可以方便地用于缺少液氦的地区，特别适合于规模小、分散的中小企业。是未来极具潜在应用价值的技术。

15日，记者从安徽省量子信息工程技术研究中心获悉，科大国盾量子技术股份有限公司（以下简称国盾量子）自主研发了高性能抗干扰氧化钌温度计，产品起测温度接近6毫开尔文（mK），刷新了国内纪录，标志着我国超导量子计算极低温测量技术达到世界先进水平。国盾量子氧化钌温度计。安徽省量子信息工程技术研究中心供图氧化钌温度计是量子计算机的核心器件之一，可用于对量子芯片的工作环境进行测温。国盾量子技术专家李旭介绍，“宇宙最低温度”通常指的是0开尔文，也被称为“绝对零度”（约零下273.15摄氏度），是理论上能达到的热力学最低温度极限。由于量子态非常脆弱，量子芯片需要在“绝对零度”条件下运行，每一个微小温度波动都可能导致量子信息丢失。使用氧化钌温度计来精准监测量子芯片的工作温度，对于确保量子计算机稳定运行、提高计算的准确性和可靠性至关重要。李旭说，目前国内氧化钌温度计主要依赖进口，没有能在10mK以下温区进行测量的国产化产品。国盾量子新推出的氧化钌温度计，主要应用于6mK-200mK温区的测量，起测温度6mK（接近零下273.144摄氏度），刷新了国内最低起测温度纪录，并具有较高测量精度和灵敏度，能实现连续测量和快速响应。与普通的氧化钌温度计相比，国盾量子氧化钌温度计的标定基准在20mK以下温区采用顺磁盐温度计，显著降低了标定过程的环境干扰和测量误差，大幅提高温度标定的准确性和可靠性。此外，该产品还具有较强的抗干扰能力，满足科研和工业应用中的严格要求，为国内超导量子计算及相关低温技术的发展提供了关键支撑。安徽省量子信息工程技术研究中心副主任王哲辉表示，国盾量子氧化钌温度计的成功研制，会进一步增强我国超导量子计算产业链自主可控能力。

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太赫兹频段（0.1-10THz）是探测早期冷暗宇宙及宇宙生命环境等的独特波段。太赫兹天文学的兴起得益于高灵敏度超导探测技术的发展。近年来，类似于光学CCD的太赫兹大规模阵列超导探测器技术发展迅速，在宇宙学和天体物理学研究中发挥越来越重要的作用。这类探测器主要包括超导动态电感探测器（KID）和超导相变边缘探测器（TES）两种技术。其中，KID探测器具有器件结构和读出电路均相对简单的优势，更易于实现超大规模阵列。 　　近期，中国科学院紫金山天文台毫米波和亚毫米波技术实验室在超导KID探测器技术研究方面取得新进展，基于相对较厚（120nm）的超导铝膜，在同一芯片上制备了0.35/0.85/1.4THz三频段超导KID探测器，并在1皮瓦（pW）以上光辐射时均观测到光子涨落导致的背景噪声，在1飞瓦（fW）以下光辐射时观测到准粒子产生—复合噪声，探测灵敏度达6×10-18 W/Hz0.5，远优于地面太赫兹天文观测的背景极限。 　　该研究有助于推动对超导KID探测器噪声机理的深入理解及未来更大规模、更高灵敏度太赫兹天文相机研制。 　　相关研究成果发表在《中国科学（英文）》上。研究得到国家杰出青年基金项目、中科院关键技术研发团队项目支持。 　　论文链接

p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 1.jpg" style=" HEIGHT: 155px WIDTH: 600px" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201611/insimg/bc66d9e1-41f7-42bc-9949-dca62be4262a.jpg" height=" 155" hspace=" 0" border=" 0" width=" 600" / /p p style=" TEXT-ALIGN: left" 　　11月17日，布鲁克子公司——布鲁克能源和超导技术公司(BEST)宣布，当日已完成对牛津仪器旗下超导技术部(OST)的收购，并以1750万美元的金额收购牛津仪器的所有OST股权。& nbsp br/ /p p & nbsp & nbsp img title=" 0.jpg" style=" HEIGHT: 50px WIDTH: 109px" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201611/insimg/12c5539d-c33f-4b5b-982a-62417627c8f0.jpg" height=" 50" hspace=" 0" border=" 0" width=" 109" / /p p & nbsp & nbsp & nbsp 截至2016年9月30日的六个月期间，OST实现营收1910万英镑，营业利润为110万英镑。OST主要致力于创新型超导线材的设计、开发和生产。超导线材主要用于医疗和科学仪器，例如，应用于磁共振成像(MRI)和核磁共振(NMR)磁体，以及高能物理、加速器及探测器磁体等“大科学”项目。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp 被收购后，OST将加入BEST先进超导材料业务部，该业务部是布鲁克低温超导体(LTS)的两个主要开发和生产基地之一。BEST计划将优化OST的产品组合，并将OST运营整合到BEST优化流程中，以便OST继续在新泽西州实施运营，并进一步提高其整体盈利水平。OST独特的Rod Restack Process(RRP)超导产品组合，广泛应用在高磁场条件下高能物理项目等各类主流超导磁体中，而且在质量和性能方面处于领先。此次收购将大大丰富BEST的技术组合。　　 /p p 　　面对核磁共振成像系统（MRI）制造商所施加的定价压力、OEM客户对线材需求的减少及由此带来的一系列问题，牛津仪器认识到超导线材市场所面临的持续挑战。在对OST进行全面审查后，牛津仪器确定其不再符合本集团的长期战略愿景。为了继续为客户提供优异的产品和服务，牛津仪器决定将OST业务出售给BEST。 /p p 　　 strong 牛津仪器首席执行官Ian Barkshire /strong 对此次收购表示：“OST业务仍然具有诸多领先优势；由BEST收购将会实现两者规模化的协同效应，OST也将继续为员工和客户提供高质量的关怀和服务。” /p p style=" TEXT-ALIGN: left" img title=" 2.jpg" style=" HEIGHT: 60px WIDTH: 133px" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201611/insimg/f7c3b853-f06b-46d6-95ae-58b0f6779b87.jpg" height=" 60" hspace=" 0" border=" 0" width=" 133" / /p p & nbsp 　　近几年，BEST经过在大型产能、自动化和质量控制一系列投资之后，在LTS市场实现了显著增长。通过收购OST，BEST将成为世界领先的LTS供应商，同时将拥有广泛的技术产品组合及业界领先的低温超导技术。 /p p 　　 strong BEST公司总裁兼首席执行官Burkhard Prause /strong 博士表示：“此次收购推动了我们跨入美国和中国超导和磁体市场的步伐，增强了我们LTS的整体实力。从而，BEST可以更好地为全球客户提供更快的响应时间、更快的创新、更高的灵活性和更好的本土化产品及服务。另外，OST拥有丰富的经验和优秀的产品，我们非常欢迎OST新同事到我们的团队。” /p

近日，中国科学技术大学物理学院、中科院强耦合量子材料物理重点实验室陈仙辉教授团队的应剑俊特任研究员等人与南京大学孙建教授课题组合作在高压元素超导领域取得重要进展。通过超高压技术手段，研究团队发现元素钪在高压下具有高达36 K的超导转变温度，刷新了元素超导最高转变温度的记录。相关研究成果于6月22日以“Record High 36 K Transition Temperature to the Superconducting State of Elemental Scandium at a Pressure of 260 GPa”为题在线发表在《物理评论快报》上(Phys. Rev. Lett. 130, 256002 (2023))。 　　元素超导体为研究超导电性提供了一个最简单、最干净的材料平台。自从1911年荷兰科学家昂尼斯在元素汞中发现超导电性以来，越来越多的元素被发现具有超导电性。目前，共有50多种元素在常压或高压环境下被发现具有超导电性。然而，大多数元素的超导转变温度都较低，之前最高的元素超导转变温度为26 K，是由元素钛在高压下所实现。 　　早期研究发现，元素钪在压力下会经历四个结构相变。在23 GPa以上，Sc-I相会转变为Sc-II相，并且Sc-II相的超导转变温度在100 GPa左右达到最高近20 K，其相对较高的超导转变温度被认为是来源于电子逐渐从4s轨道向3d轨道转移所导致。由于早期高压实验技术的限制，元素钪在更高压力下的超导电性研究仍然十分缺乏。 图示：元素钪的超导转变温度随压力的演化相图。 　　针对这一问题，我校陈仙辉教授研究团队的应剑俊特任研究员等人对元素钪进行了超高压下的输运研究，确定了其高压下的超导相图。通过高压电输运测量发现在Sc-II相，超导转变温度(Tc)随压力增加而迅速增加，与早期的报道一致。而在进入Sc-III相后，Tc随压力几乎保持不变。当进入Sc-IV相后，Tc随压力的增加又继续增加，最高达到28 K。当体系最终在高压下进入Sc-V相后，其超导转变温度突然提升到36 K，并且随压力几乎保持变化。随后，研究团队通过第一性原理计算探索了高压下超导转变温度大幅提升的物理来源。计算结果表明：Sc-V相中d电子与中等频率声子之间的强耦合是导致其高Tc的最主要的原因。这些结果表明元素钪在压力下的超导转变温度与结构密切相关，在Sc-V相中发现的36 K超导转变温度不但刷新了元素超导转变温度的记录，而且也为在简单体系中寻找高温超导材料提供了一个新的思路。 　　中科大物理学院应剑俊特任研究员为相关文章的第一作者和共同通讯作者，陈仙辉教授和南京大学孙建教授为上述文章的共同通讯作者。相关工作得到了科技部、国家自然科学基金委、中科院以及安徽省引导项目的相关基金资助。

Fig. 1: View of the SuperMaMa laboratory at the University of Vienna. The hanging gold-plated insert is the radiation shield behind which the superconducting nanowire detectors are installed. C: Quantennanophysik @ Universität Wien　　Fig. 2: Counting single proteins with a superconducting nanowire. The background and nanowire are altered in Photoshop with the Generative Fill AI. (Human Insulin PDB:3I40). C: CC BY-ND 4.0 Quantum Nanophysics University of Vienna.　　据奥地利维也纳大学(University of Vienna, Boltzmanngasse, Vienna, Austria.)2023年12月4日提供的消息，由维也纳大学量子物理学家马库斯阿恩特(Markus Arndt)领导的国际研究团队在蛋白质离子检测方面取得突破：超导纳米线探测器凭借其高能量灵敏度，实现了蛋白质离子检测的突破(Quantum physics: Superconducting Nanowires Detect Single Protein Ions)。几乎100%的量子效率，比传统离子探测器在低能量下的探测效率高出1000倍。与传统探测器相比，它们还可以通过冲击能量来区分大分子。这允许更灵敏地检测蛋白质，并提供质谱分析中的附加信息。这项研究的结果于2023年12月1日已经在在《科学进展》(Science Advances)杂志网站发表——Marcel Straus, Armin Shayeghi, Martin F. X. Mauser, Philipp Geyer, Tim Kostersitz, Julia Salapa, Olexandr Dobrovolskiy, Steven Daly, Jan Commandeur, Yong Hua, Valentin Köhler, Marcel Mayor, Jad Benserhir, Claudio Bruschini, Edoardo Charbon, Mario Castaneda, Monique Gevers, Ronan Gourgues, Nima Kalhor, Andreas Fognini, Markus Arndt. Highly sensitive single molecule detection of macromolecule ion beams. Science Advances, 1 Dec 2023, Vol 9, Issue 48. DOI: 10.1126/sciadv.adj2801. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj2801　　参与此项研究的除了来自维也纳大学的研究人员之外，还有来自奥地利科学院(Austrian Academy of Sciences, Boltzmanngasse, Vienna, Austria)、荷兰MSVision(MSVision, Televisieweg 40, 1322 AM Almere, The Netherlands)、荷兰单量子(Single Quantum, Rotterdamseweg 394, 2629 HH, Delft, The Netherlands) 瑞士巴塞尔大学(University of Basel, St. Johannsring 19, CH-4056 Basel, Switzerland)以及瑞士洛桑联邦理工学院(école Polytechnique Fédérale de Lausanne简称EPFL, Rue de la Maladière 71b, CH-2002 Neuchatel, Switzerland)的研究人员。　　大分子的检测、识别和分析在生命科学的许多领域都很有趣，包括蛋白质研究、诊断和分析。质谱法通常用作检测系统即一种通常根据带电粒子(离子)的质荷比分离带电粒子(离子)并测量检测器生成的信号强度的方法。这提供了有关不同类型离子的相对丰度的信息，从而提供了样品组成的信息。然而，传统探测器只能对具有高冲击能量的粒子实现高探测效率和空间分辨率——这一限制现已被使用超导纳米线探测器的国际研究团队克服。　　低能粒子的合力(Joined forces for low energy particles)　　在当前的研究中，由维也纳大学与代尔夫特的单量子、EPFL、MSVision和巴塞尔大学的合作伙伴协调的欧洲联盟首次展示了超导纳米线的使用所谓的四极杆质谱(quadrupole mass spectrometry)中蛋白质束的优秀检测器。待分析样品中的离子被送入四极杆质谱仪并进行过滤。“如果我们现在使用超导纳米线而不是传统探测器，我们甚至可以识别以低动能撞击探测器的粒子，”维也纳大学物理学院量子纳米物理小组(Quantum Nanophysics Group at the Faculty of Physics at the University of Vienna)的项目负责人马库斯阿恩特 (Markus Arndt) 解释道。这是通过纳米线探测器的特殊材料特性(超导性)实现的。　　借助超导技术实现这一目标(Getting there with superconductivity)　　这种检测方法的关键是纳米线在非常低的温度下进入超导状态，在这种状态下它们失去电阻并允许无损电流流动。进入离子对超导纳米线的激发导致返回到正常导电状态(量子跃迁)。在此转变期间纳米线电特性的变化被解释为检测信号。“通过我们使用的纳米线探测器，”第一作者马塞尔 施特劳斯(Marcel Strauß / Marcel Straus)说，“我们利用了从超导到正常导电状态的量子跃迁，因此可以比传统离子探测器性能高出三个数量级。” 事实上，纳米线探测器在极低的冲击能量下具有显著的量子产率-并重新定义了传统探测器的可能性：“此外，配备这种量子传感器的质谱仪不仅可以根据分子的质量到电荷状态来区分分子，还可以根据分子的动能对它们进行分类。这改善了检测并提供了更好的空间分辨率的可能性，”马塞尔施特劳斯说道。纳米线探测器可以在质谱、分子光谱、分子偏转或分子量子干涉测量中找到新的应用，这些领域需要高效率和良好的分辨率，特别是在低冲击能量下。图 2(Fig. 2)是用超导纳米线计数单个蛋白质。　　团队和资金(Team & Funding)　　单量子(Single Quantum)领导超导纳米线探测器的研究，洛桑联邦理工学院的专家提供超冷电子学，MSVISION 是质谱专家，巴塞尔大学的专家负责化学合成和蛋白质功能化。维也纳大学将所有组件与其在量子光学、分子束和超导性方面的专业知识结合在一起。　　本研究得到了戈登和贝蒂摩尔基金会 (Gordon and Betty Moore Foundation: 10771)、欧盟地平线2020框架计划(European Union’s Horizon 2020 Framework Programme: 860713 and 777222)的资助。　　上述介绍，仅供参考。欲了解更多信息，敬请注意浏览原文或者相关报道。　　Abstract　　The analysis of proteins in the gas phase benefits from detectors that exhibit high efficiency and precise spatial resolution. Although modern secondary electron multipliers already address numerous analytical requirements, additional methods are desired for macromolecules at energies lower than currently used in post-acceleration detection. Previous studies have proven the sensitivity of superconducting detectors to high-energy particles in time-of-flight mass spectrometry. Here, we demonstrate that superconducting nanowire detectors are exceptionally well suited for quadrupole mass spectrometry and exhibit an outstanding quantum yield at low-impact energies. At energies as low as 100 eV, the sensitivity of these detectors surpasses conventional ion detectors by three orders of magnitude, and they offer the possibility to discriminate molecules by their impact energy and charge. We demonstrate three developments with these compact and sensitive devices, the recording of 2D ion beam profiles, photochemistry experiments in thegas phase, and advanced cryogenic electronics to pave the way toward highly integrated detectors.文章来源：科学网 诸平

氢在高压下的性质表现出了奇异的特性。理论预测，在 100 多万个大气压的压力下，这种通常是气态的元素会变成金属甚至超导体。然而，目前存在的研究手段很难对这些氢化物进行准确测量和研究超导材料的特性。近日，据《自然》杂志最新一期论文，美国哈佛大学开发了一种精准测量超导体的基础工具。他们创造性地将量子传感器集成到标准的压力感应设备中，从而直接读出加压材料的电和磁性质。这款新工具不仅能测量氢化物超导体在高压下的行为，还能对其成像。在极端压力下研究氢化物的标准方法是使用金刚石压砧仪器，它可在两个明亮式切割金刚石界面之间挤压少量材料。为了检测样品何时被挤压到足以超导，通常要寻找两个特征：电阻降至零，以及对附近任何磁场的排斥作用（又名迈斯纳效应）。想要施加必要的压力，研究人员必须用一个垫圈将样品固定住，使挤压均匀分布，然后将样品封闭在一个腔室中。但这很难真正观察到超导电性的双重特征。为了解决这个问题，研究人员设计并测试了一种巧妙的改造方式：他们将一层薄薄的传感器直接集成到金刚石压砧的表面上。该传感器是由金刚石原子晶格中自然产生的缺陷制成的。他们使用这些被称为氮空位中心的有效量子传感器，在样品被加压并进入超导区域时，对腔内的区域进行了成像。为证明他们的概念，研究人员使用了氢化铈，这种材料已知在大约 100 万个大气压下会成为超导体。图源：美国科学促进会网站技术价值观察新工具不仅可帮助科学家发现新的超导氢化物，还可更容易地研究现有超导材料。新工具处于智能传感器产业链中游环节。智能传感器在工业 4.0 时代扮演着十分重要的角色。随着物联网在工业领域的应用推广，智能传感器在其中的应用越来越广泛。智能传感器是物联网技术的最底层和最前沿，对物联网产业发展有着十分重要的意义。从产业链来看，智能传感器上游主要为设计、原材料以生产设备供应 中游为智能传感器器件加工制造与封装测试 下游是终端产品制造，其中以消费电子、工业控制、汽车电子、医疗电子等应用领域为主。宏观市场观察全国智能传感器产业市场规模中国的传感器项目兴起于上个世纪七八十年代，彼时传感器多为固定性传感器。2000 年以来，中国传感器的技术逐渐取得突破，随着计算机技术、通信技术和大规模的集成电路制造技术在传感器领域的应用，智能传感器出现。2018 年，中国的智能传感器市场规模约为 800 亿元。2022 年，中国智能传感器市场规模突破 1200 亿元，年均复合增长率达 8.2%。根据中国信通院数据，预计到 2023 年中国智能传感器行业市场规模将达 1308.3 亿元。智能传感器在智能汽车、工业监测、民用建筑等领域的需求潜力较大智能传感器作为现代信息产业的重要神经触角，是新技术革命和信息社会的重要技术基础，广泛应用于工业控制、汽车、医疗、物联网等行业。从我国智能传感器行业代表性企业产品应用领域来看，目前，智能传感器在汽车、工业监测、民用建筑、消费电子、智能物联网等领域的市场需求潜力较大。预计需求大幅增长，至 2026 年市场规模近 800 亿美元根据 Allied Market Research 的预测，2020-2027 年，全球智能传感器市场规模年均增速为 14.3%，预计至 2026 年，全球智能传感器市场规模接近 800 亿美元。中国智能传感器技术赛道热力图从我国智能传感器企业注册省市分布区域来看，智能传感器行业企业主要分布在广东地区，其次是在江苏、浙江以及湖南地区，尤其是深圳市成为重点发展区域。这些城市群已投入大量政策、资金、环境和人才资源用于智能传感器研发，成为潜在的智能传感器技术发展中心。重点关注广东省深圳市、湖南省长沙市等地的相关企业，以及这些地方对智能传感器产业发展的投资环境和潜力市场。

低温下电阻随温度的线性变化是奇异金属态的重要特征，在非常规超导材料中常被发现。高温超导电性对这种奇异金属态的依赖关系一直是高温超导机理研究中备受关注的问题，可能隐含了破解高温超导机理的“密码”。一般情况下，高温超导体的电阻随温度的变化既包含线性项，又包含温度的平方项，近似可用一个温度的幂律函数即R(T) = R0 + ATα, 或是R (T) = R0+ AT + BT2 来描述。幂指数α=1是奇异金属态，系数A的值为零则表明奇异金属态消失。 近日，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心研究员孙力玲小组与研究员邱祥冈等，联合美国普林斯顿大学教授R. Cava、美国加利福尼亚大学洛杉矶分校教授N. Ni， 对具有奇异金属态的铁基超导体Ca10(Pt4As8)((Fe0.97Pt0.03)2As2)5（简称为1048 超导体）中奇异金属态和超导态的压力响应行为进行了系统研究，发现了随着压力的增加，其超导转变温度（Tc）连续下降，同时幂指数由常压下的 α=1 逐渐增加，而系数A随着压力逐渐减小。在量子相变临界压力处，超导转变温度Tc和A系数同时趋于零，转变成具有非超导费米液体态的高压相。 这是首次在高温超导体中通过压力调控观察到奇异金属与超导态的共存共灭现象，揭示了这类超导体的超导电性对奇异金属态的依赖关系。研究通过对实验结果的进一步分析发现，1048超导体的Tc与A系数之间服从与其他高温超导体类似的经验关系（Tc~ A0.5）。 相关研究成果发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。研究工作得到科学技术部、国家自然科学基金委员会、中科院战略性先导科技专项（B类）和松山湖材料实验室的支持。图1. 压力下超导转变温度对幂指数α和A系数的依赖关系。图2. (a)压力下1048超导体超导转变温度与系数A的变化关系；(b)不同的非常规超导体在压力下及常压掺杂得到Tc与A系数归一化后的关系，包括1048超导体和Sr0.74Na0.26Fe2As2超导体以及常压下掺杂的铜氧化物超导体及有机超导体。

2020年11月22日至25日，由南京大学和中科院云南天文台承办，中国电子学会超导电子学分会、江苏省电磁波先进调控技术重点实验室、南京紫金山实验室协办的“第十六届全国超导薄膜和超导电子器件学术研讨会”会议在云南省昆明市召开，会议聚焦国内外超导薄膜、超导传感器探测器、超导无源器件、新型超导量子器件与电路、超导电子学关联技术与应用等展开学术讨论。 天美仪拓实验室设备（上海）有限公司（以下简称天美公司）应邀作为赞助商之一，全程参加了此次会议。会议期间，天美公司给用户介绍了太赫兹激光器产品，并对用户提出的需求作进一步的解答，借此也会用户的需求，天美公司也会进一步的开发出符合用户需求的产品。会议期间，天美公司还受邀作了会议报告，会议报告对爱丁堡气体激光技术-高功率红外&远红外激光源作了相应的介绍。通过本次报告不但加深了新老用户对爱丁堡气体激光技术的了解与应用，同时了也吸引了很多感兴趣的参会老师前来咨询讨论。 通过为其三天的会议，天美公司与客户进行了深入的交流，更加深了彼此的相互了解。天美公司作为知名供应商，将在超导薄膜等关联技术上，作出进一步的技术升级，服务广大客户，让广大客户得到满意的科研结果，助力其科研发展。

一、项目基本情况项目编号：ZF2024-06-0676项目名称：中国科学技术大学合肥先进光源国家重大科技基础设施项目-500MHz超导高频模组及配套设备预算金额：1290.000000 万元（人民币）最高限价（如有）：1290.000000 万元（人民币）采购需求：采购一套500MHz超导高频腔模组系统(超导裸腔和恒温器由采购人提供)及配套设备。供应商根据采购人提供的超导高频腔系统的相关技术要求，完成工艺设计与测试大纲的编制与评审，进行元器件和原材料采购、检验、加工制造、组装、出厂测试、包装、运输、保险、配合现场安装验收、保修及售后服务等，具体详见采购需求。合同履行期限：交货期为合同签订之日起3个月内完成工艺设计与测试大纲的编制与评审，合同签订之日起22个月内，供应商完成所有部件加工以及模组水平测试。测试合格后运抵合肥先进光源园区，合同签订之日起32个月内完成设备现场安装验收。保修期为自验收合格之日起不少于12个月，范围包括所有设备及服务。本项目( 不接受 )联合体投标。二、获取招标文件时间：2024年09月04日 至 2024年09月11日，每天上午8:30至12:00，下午12:00至17:00。（北京时间，法定节假日除外）地点：“优质采招标采购平台(www.yzczb.com)”或“优质采云采购平台(www.youzhicai.com)”方式：在线下载售价：￥0.0 元，本公告包含的招标文件售价总和三、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名 称：中国科学技术大学　　　　　地址：合肥市金寨路96号　　　　　　　　联系方式：宣老师、沈老师 0551-63602706　　　　　　2.采购代理机构信息名 称：安徽省招标集团股份有限公司　　　　　　　　　　　　地　址：合肥市包河大道236号　　　　　　　　　　　　联系方式：刘志凌、张文奇（805室），0551-62220264、62220268、15209887650　　　　　　　　　　　　3.项目联系方式项目联系人：丁老师电　话：　　0551-63602055

本文由知社学术圈（zhishexueshuquan）授权转载 【摘 要】近日，中国人民大学于伟强教授研究组和清华大学于浦教授（Quantum Design产品用户）研究组与国内同行合作，利用离子液体栅技术实现了铁基超导材料的氢化，并成功获得非易失性电子掺杂下的超导电性。该工作次将FeS材料的超导转变温度由5K提高到18K，突破了铁基超导核磁共振实验长久以来的困境，开辟了超导电性探索的新途径。 相关成果以题为“Protonation induced high-Tc phases in iron-based superconductors evidenced by NMR and magnetization measurements”发表在了2018年1月1日出版的Science Bulletin上 (Science Bulletin 63, 11-16(2018))[1]。为什么氢化能够实现超导？该研究方法的出现意味着什么？ 罗会仟 | 中国科学院物理研究所 副研究员 科普作家【1、氢与超导结亲情】氢，是自然界轻的元素，仅含有一个质子和一个电子。氢是自然界重要的元素之一，因为氢和氧构成了水，才孕育了万物生灵。氢也是科学研究重要的起点，量子力学的成功，正是从氢原子起步的。超导，是一种神奇的宏观量子凝聚现象，在一定温度以下，某些材料电阻会降为零，同时出现完全抗磁性。超导的本质来源于材料中电子的两两配对，正所谓“男女搭配、干活不累”，配对的电子能够实现无阻碍的导电。只是，对于大部分超导材料，都要降到足够低的温度之下才能超导，称之为超导临界温度。如何提高超导临界温度，以及如何理解超导微观机理，成为超导研究的核心目标[2]。长久以来，科学家执着地认为氢单质就有希望实现室温下的超导电性，但条件是其苛刻的——需要在超高压力下将其金属化，这个压力约等于地球内部压力，在百万个大气压之上！实现如此高的静止压力只有一个办法，就是冒着爆炸的危险，用两块金刚石对可劲儿压。虽然有科学家宣称找到了金属氢，然而却在测定其超导电性过程中不慎失手打碎了金刚石[3]。德国科学家也在氢的硫化物中找到了203K的超导电性，但需要在200万个大气压下[4]！如此大得不得了的压力，谈应用前景是几乎不可能的了。氢与超导之间千丝万缕的联系，始终萦绕在科学家的脑海。 图1. 超高压下的金属氢[3] 【2、中式炒菜下的高温超导】超导材料的探索，被科学家戏称为“中式炒菜”——把几类元素单质或化合物经过一定的配比混合，经过高温烧结等工序，就能得到超导体。正如鲁、川、粤、苏、浙、闽、湘、徽等八大菜系一样，超导材料也因为炒菜原料和方式不同，有着不同的体系，包括金属单质、合金、氧化物、硫化物、有机物等多种形式的材料。这些“菜品”口味不一，物理性质千差万别，超导临界温度也各有千秋。上世纪80年代，一类新的铜氧化物超导体被发现，因为它们突破了当时理论预言的40K限，被称之为“高温超导体”[2][5]。历经30余年，许多铜氧化物高温超导体被发现，大地推进了超导研究的历史进程。到了2008年，新一类高温超导体再次被发现，它们是“铁基超导体”家族，以铁砷化物、铁硒化物和铁硫化物为主，块体临界温度可达55K，单原子层薄膜临界温度突破了65K，并且有可能走向更高[6]。高温超导貌似一个普遍物理现象，可人们却仍不知甚解。两类高温超导体都有一个共同特征，那就是需要高超的炒菜手艺。不仅仅是简单的原料混合，也需要把握火候(温度)和工艺。难之处在于，需要加一定的诸如糖、盐、醋、酱油、味精、花椒等调料，把口味调对了，才能出现的超导。这个调料，就是化学掺杂，通过元素替换或者原子缺陷，人为给增加电流的载体——电子或空穴，低温下的大量配对才会出现超导。铜氧化物高温超导体的母体本身是一个带有反铁磁性的缘体，然而掺杂可以将其调到金属导体状态，再降温后就成为超导体。如果炒得一手好菜，超导临界温度在常压下高能达到135K左右，离室温300K还有一定距离，然已经比单质金属要“有滋有味”多了(如金属铝为1.4K、金属汞为4.2K、金属铌为9K)[7]。调料加多了，也有烦恼。吃起来很香很美很有味儿，却难以搞明白是哪个调料起到了关键作用，或者调料复合下究竟是一个什么机制。因为载流子掺杂效应其复杂，比如改变材料的晶体结构、磁性、电性、热力学性质等等，许多现象已经超越了我们已有的理论框架体系。高温超导的微观机理问题，多年来也一直是个科学之谜，成为了凝聚态物理皇冠上的耀眼明珠。 图2. 铜基和铁基高温超导体的掺杂相图[2] 【3、喝水与酗酒的超导体】在其他科学家满头大汗忙着炒菜寻找超导体的时候，某些人也剑走偏锋，玩起了蒸包子超导体和酗酒超导体。例如一类钴氧化物本身难以超导，但是经过蒸笼里历练历练，把水分掺进去之后，它就超导了[8]！又如，一类铁硫化物材料超导性能往往很差，把它泡在各种酒里面喝高了之后，它就超导了！而且这家伙还酒品高雅，喜欢法国某酒庄某年份的某品牌红葡萄酒，光喝酒精反而不行[9]！无论是水还是酒，里面隐藏的奥秘，或许是传说中的氢？图3. 喝水的超导体NaxCoO2和喝酒的超导体FeTe0.8S0.2[8][9] 【4、洗澡蟹里出超导】 话说喝水和喝酒都能超导，给某些材料洗洗澡，是否也可以超导了呢？就像某湖水里的大闸蟹，洗洗涮涮再贴个标签，立马身价倍增，已是众所周知的秘密。给铁基超导材料洗洗澡，结果会怎么样？中国科学家还真就这么干了！确切地说，是给铁硫化物泡了个温泉。该泉水可不一般，是一堆“离子液体”，里面充满了多种带电离子。用铂丝做阳，要泡澡的材料做阴，加上栅电压。于是，离子液体里的氢离子，就在电作用下，呼啦啦涌到材料表层，甚至渗入内部。氢离子(质子)带正电，注入到材料中后为保持电中性，大量电子也就涌入到材料内部，从而使得材料实际上掺杂了更多的电子。电子掺杂让原本只有5K超导的FeS变成了18K超导，而FeSe0.97S0.03则出现了42.5K的超导，甚至完全不超导的BaFe2As2母体材料，也出现了20K的超导！原本需要进行元素替换的化学掺杂，这里通过“洗澡”方式注入氢离子，也同样实现掺杂后的超导，而且材料的晶体结构并未发生改变。真是“氢我一下就超导”！ 【5、氢云之上有玄妙】 利用栅电压来改变材料中的载流子数量/浓度，并不是什么新的发明。实际上，半导体材料玩的就是这一套。在半导体PN结里，通过偏压控制电流通过或者不通过可以做逻辑电路元件，通过控制电子-空穴对湮灭可以实现LED光学元件[10]。必须注意的是，超导体中的载流子浓度，与半导体相比，可是天壤之别，前者要大7-8个数量。毫无疑问，载流子浓度越高，参与导电的粒子就越多，导电性才会越好。指挥一支敢死队的方法，不一定适用于千军万马对阵。利用离子液体或离子固体门电压调控，也是可以调节超导体表面的电子浓度的。中国科学家前几年就发现，FeSe薄层材料原本临界温度只有9K，在离子门调节载流子后，迅速提升到了46K[11]。这种技术靠的是在材料表面覆盖一层离子，通过偏置电压让离子聚集在表面，体内电荷就会重新分布，造成掺杂效应。产生的效应尺度有限，撤掉偏压会失去效应，调控掺杂浓度有限，是该方法的缺点。如果直接把离子打入材料内部呢？清华大学的于浦教授想到了电化学方法。干脆把材料当做电本身，在离子液体里加上电压，离子就会注入或离开材料，从而实现电子或空穴掺杂。经过摸索，他们先在氧化物材料实现了电化学离子注入。只要控制好温度和电压，就能无损害材料本身而调节其物性，并且过程是可逆的！中国人民大学的于伟强教授主要做核磁共振研究，多年以来的梦想就是实现高温超导体的注氢。因为核磁共振对同位素有大的选择性，高温超导体里面含有的元素要么不合适做实验，要么需要的同位素贵无比，注入核磁共振信号强的氢离子是合适不过了。于浦教授的方法和于伟强教授想法一拍即合，于是“二于配合”顺利把氢离子搞定进入超导体。图4. 注氢铁基超导实验原理、结果及主要研究人员：崔祎、于浦、于伟强等（于伟强提供）神奇的一幕就此揭开了，铁基超导的性能获得了大幅度的提升！同样“注氢超导”也是可逆的，且几乎不改变材料结构，同时可以撤离“洗澡水”依然保留超导。这意味着，该新型超导调控手段可以避免之前化学掺杂带来的麻烦，不仅为核磁共振，也为其他超导探测手段提供了连续可控的干净样品。无论是超导材料还是超导机理的研究，都将为此受益！目前，他们正在和国内的合作者一起，试图在更多的材料里面实现注氢超导，终将在攀登超导研究之峰上，开辟出一条崭新的道路！ 【致谢】 感谢中国人民大学于伟强教授、清华大学于浦教授、Science Bulletin编辑邹文娟等人对此文的修改和帮助。 【参考文献】 [1]. Y. Cuiet al.,Science Bulletin 63, 11-16(2018) [2]. 罗会仟, 周兴江, 神奇的超导, 现代物理知识, 24(02), 30-39 (2012).[3]. R. P. Dias, I. F. Silvera, Science 355(6326), 715-718(2017).[4]. A. P. Drozdov et al., Nature 525, 73-76 (2015).[5]. J. G. Bednorz and K. A. Müller, Z. Phys. B. 64, 189 (1986).[6]. 罗会仟, 铁基超导的前世今生, 物理, 43(07), 430-438(2014).[7]. A. Schilling et al., Nature 363, 56-58(1993).[8]. K.Takada et al., Nature 422, 53-55(2003).[9] K.Deguchi et al.,Supercond. Sci. Technol. 24, 055008(2011).[10]. 黄昆, 谢希德, 《半导体物理学》, 科学出版社, 2012.[11]. B. Lei et al., Phys. Rev. Lett. 116, 077002 (2016).[12]. N. Lu et al.,Nature 546, 124–128 (2017). 【相关产品及链接】mpms3-新一代磁学测量系统：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c17089.htmppms 综合物性测量系统：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c17086.htm完全无液氦综合物性测量系统 dynacool：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c18553.htm多功能振动样品磁强计 versalab 系统：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c19330.htm超精细多功能无液氦低温光学恒温器：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c122418.htm低温热去磁恒温器：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c201745.htmmicrosense 振动样品磁强计：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c194437.htm智能型氦液化器 (ATL)：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c180307.htm

英国《自然》杂志发表中美物理学家联合研究的最新成果：在具有二维层状晶体结构的铁基超导体中发现超导态的“各向同性”。这是首次在二维层状的超导材料中报道三维的超导特性。该工作由浙江大学物理系长江特聘教授袁辉球利用美国洛斯阿拉莫斯国家实验室强磁场设备完成实验，铁基超导材料样品由中科院物理所王楠林小组提供，浙江大学物理系为论文第一作者单位。 　　高温超导形成机理是国际公认的一大挑战，科学家寄希望于寻找铜氧化合物超导材料以外的新型高温超导材料，进一步探索其形成机理。袁辉球在铁基超导材料发现后不久就开始关注这类新型超导材料的奇特物性。他通过采用脉冲强磁场等极端实验条件，极大地延伸了铁基超导材料的温度—磁场相图的研究范围，并发现了令人惊异的现象：铁基超导材料(Ba,K)Fe2As2在低温的上临界磁场几乎与外加磁场的方向无关，具有“各向同性”的特征。这是首次在二维层状的超导体中发现了超导态的各向同性，为揭示铁基超导材料的形成机理提供了重要的物理信息。铁基超导材料的这种奇特的超导特性是由其独特的电子结构所决定的。 　　袁辉球认为，这类铁基超导材料虽具有二维层状的晶体结构，但其电子结构可能更接近于三维，因此，维度的降低并不一定是形成高温超导的必备条件。此外，铁基超导材料也表现出许多与重费米子材料相类似的性质，特别是在磁与超导的相互作用方面，他还推测，铁基超导材料可能是连接低温的重费米子超导与高温铜氧化合物超导的一个重要桥梁。 　　《自然》杂志评审专家认为，这是超导研究领域一项非常独特而重要的发现，将对研究铁基高温超导形成机理具有重要意义。

近日火爆全网的室温超导论文，再次将低温物理科研推到了大众的视野里。自昂内斯1911年发现汞金属的超导电性之后，各种超导材料的研究进入了爆炸式增长，从金属到合金超导体、铜氧化物超导体、重费米子超导体、有机超导体、铁基超导体以及其他氧化物超导体等，超导温度也在不断提升。然而即便是常见的高温超导材料仍要接近液氮温度才能够实现，使得超导材料距离人们生活中大规模应用仍然存有相当的距离。而近日在美国物理学会春季会议，罗彻斯特大学的兰加迪亚斯团队宣布在1GPa压强下，在镥-氮-氢体系中实现了室温超导，使整个物理学界沸腾了。这篇工作也刊登于Nature期刊，3月8日在线发表。图1. 兰加迪亚斯在美国物理学会春季会议的报告 相比于之前的氢化物超导，此次氮掺杂镥氢化物超导存在两个惊人的发现：一是该超导材料的临界超导温度达到了21度，二是压力仅需要1万个标准大气压（1Gpa）。这与之前动辄上百Gpa压力的极端高温超导条件天差地别，具有极高的应用潜力。 如此震惊世界的发现，作者在进行超导判定时也非常谨慎，分别从电、磁、热三个维度进行了超导转变实验验证。氮掺杂镥氢化物随着压力的增加，会发生两次明显的可视相变，起初样品无超导性，呈现蓝色（I相）。随着压力增加到3kbar，样品进入超导相（II相），颜色也转变为粉红色。进一步提升到32kbar以上，样品再次进入一个无超导金属相（III相），样品颜色此时也转变为鲜艳红色。图2：镥-氮-氢体系超导与可视相变 对不同压力下的超导相进行电输运测量，零外场条件下，温度依赖的电输运测量表明，随温度下降，电阻会存在一个陡然下降至零的行为，超导转变宽度与转变温度的比值ΔT/ΔTC在0.005至0.036范畴，可以在GL理论的脏极限范畴解释。零外场下，V-I特性曲线在超导转变温度上下明显不同：超导转变温度之上，材料具有线性V-I响应，符合欧姆定律；超导转变温度之下，电压几乎不可测量，并具有非线性响应。图3. 镥-氮-氢体系温度依赖的电输运测量和V-I特性曲线 对于超导转变判定，除零电阻行为外，更为关键的是迈斯纳现象的发现。本文磁学测量方面，温度依赖的磁化强度曲线和M-H曲线基于Quantum Design PPMS系统完成，并搭配了相应的磁测量高压包选件。在8kbar压强下，场冷、零场冷条件下磁化强度的测量表明了一个清晰明确的迈斯纳现象的存在，确定超导转变为277K。宽超导可能源于高压包不同压力梯度或者材料的不均匀性。磁测量获得的超导转变与电阻测量结果相吻合。除直流磁化率外，交流磁化率也明显观测到超导转变带来的抗磁性。图4. 镥-氮-氢体系直流与交流磁化率测量 而热输运方面，比热测量同样是验证超导转变的重要途径，根据BCS理论，超导转变伴随有能带打开能隙，会导致比热激增。本文采用了新型交流量热技术，获得了不同压力下，材料比热随温度的演变关系，可以看出，比热具有明显的不连续特征，由此获得的超导转变温度也与电、磁测量相吻合。图5. 镥-氮-氢体系的高压比热测量 本文通过电、磁、热三个维度的实验验证了镥-氮-氢体系在1GPa下接近室温的超导电性，但关于其内容见解，各路大神众说纷纭。此篇文章中，使用了PPMS磁测量高压腔组件，能够实现1.3GPa压力下的等静压磁学测量。相信在未来的超导探索工作中，PPMS的磁学测量和电学测量高压腔能够发挥更多更重要的贡献。图6：Quantum Design 高压磁学和电学测量功能组件

近日，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室王征飞教授与美国犹他大学刘锋教授，清华大学薛其坤院士、马旭村研究员，中科院物理所周兴江研究员合作，首次发现了铁基高温超导材料中的一种新型一维拓扑边界态，该成果在线发表于《自然—材料》杂志。　　自然界中至今还没有发现拓扑超导材料，如何设计寻找拓扑超导材料已成为研究人员关注的焦点。以往的研究思路是借助外延生长将拓扑材料放置在超导材料上或将超导材料放置在拓扑材料上，通过邻近效应实现拓扑超导体。但这种复合材料对于生长工艺的要求十分苛刻，阻碍了拓扑超导材料研究的发展。　　研究人员以新型高温超导材料FeSe/SrTiO3为研究对象，结合理论计算、扫描隧道显微镜和角分辨光电子能谱，系统地研究了其反铁磁电子构型，并在实空间观测到自旋—轨道耦合所打开的拓扑能隙中一种新型一维拓扑边界态的存在。该研究工作揭示了FeSe/SrTiO3中同时存在的超导与拓扑两种特性，为探索单一材料高温拓扑超导体和马约拉纳费米子开辟了新途径。同时该工作也有助于进一步理解FeSe/SrTiO3的高温超导机制，对于推动铁基高温超导材料的机理研究具有重要意义。

不久前，美国罗切斯特大学物理学家Ranga Dias宣称发现了室温条件下的超导新材料。此消息一度引发全球“震动”。毕竟，室温常压超导材料一直被众多物理学家视为“终极目标”，需历经一次又一次的验证和时间的考验。尽管实现“终极目标”举步维艰，但仍让众多物理学家为之着迷，电子科技大学物理学院教授、凝聚态物理研究所所长乔梁就是其中一名。近日，他和团队也在超导新材料研究领域取得突破，为镍基超导领域的发展提供了新思路。研究成果在线发表于《自然》。氢元素，被乔梁称为是一只“看不见的手”，它悄悄改变了制备出的材料的物理性能，是影响镍基超导电性关键而又隐秘的元素。此次研究中，乔梁和团队首次在实验中观察到了奇异电子态，即巡游的间隙位s轨道（IIS）。在别人忽视的角落，他们牵到了那只“看不见的手”。从镍入手1986年初，两名欧洲科学家发现以铜为关键超导元素的铜氧化物超导体，为寻找室温常压超导带来了希望。为何这种材料具有较高的超导临界温度？这一问题30多年来仍没有得到完美解答。“科学家一直在思考，能否从类铜材料入手，借助铜基的调控思路实现新的超导材料，再借此反过来研究铜基超导？这或许会加深我们对高温超导的理解。”乔梁说，元素周期表中与铜元素相邻，在结构和性质上与铜有很多相似之处的镍元素，成为物理学家心中理想的突破口。2019年8月，美国斯坦福大学教授Hwang课题组率先在基于无限层结构的镍氧化物外延薄膜中发现了超导电性。乔梁称该研究具有划时代的意义。但后续镍基超导的研究却遇到一系列困惑：为什么无限层镍基材料可以成为超导？为什么全世界只有少数几个团队可以做出镍基超导样品？“物理规律是客观存在的。当不同科学家的课题组制备的材料样品频繁出现‘性能不能重现’问题时，第一直觉就是材料内部可能存在不为人知的‘隐变量’，从而悄悄改变了材料的物理性能。”在研究成果发布时，乔梁附上了这段话。抱着试一试的心态，乔梁于2019年9月与学生一起开启了镍基超导的研究之旅。摸清“黑匣子”里氢的作用2021年4月，乔梁团队在制备的镍基超导外延薄膜中成功获得了0电阻的超导电性。当年7月，乔梁带着团队继续从事超导样品里氢的调控实验。“当时并不知道氢的作用，只是学生碰巧做了。”乔梁回忆那时有一点“鬼使神差”，但也并不是毫无缘由——在无限层结构镍基氧化外延单晶薄膜的制备过程中，他们利用氢化钙进行了还原。“我们通过调控还原条件发现，如果温度不变，逐步增加还原时间，结果就会发生‘弱绝缘→超导→弱绝缘’的变化。”表面上看，是不同制备工艺导致，但乔梁总觉得这是一个新的角度。“往深一步想，为什么调控时间会引起这样的差别？”乔梁注意到，以往没有任何课题组深究过氢化钙这种还原剂。“是不是氢元素在起作用？”但这是一个“黑匣子”。氢原子具有最小的原子半径和原子质量，与常规探测媒介相互作用弱、散射截面小，导致其很难被探测到。随即，乔梁寻求澳大利亚合作者Sean Li的帮助，利用极高元素敏感性的飞行时间二次离子质谱发现镍基超导外延薄膜中存在大量的氢元素，而且氢元素自始至终存在于薄膜晶格外延生长和拓扑化学还原的过程中，并进一步确定了氢元素在材料内部的原子占据位置。2021年11月，乔梁团队确定了调控还原时间的本质就是调控氢元素。时间延长，氢元素就多，反之亦然。在极低温强磁场输运性质研究中，乔梁发现，在锶含量不变的情况下，通过调控氢元素的含量，可以实现“弱绝缘→超导→弱绝缘”的连续相变，说明氢元素的确对超导电性的出现起到关键作用。但乔梁又提出了一个问题：为什么调控氢元素会对超导电性产生影响？氢元素到底产生了怎样的作用？纺锤形“小包”的发现在此之前，乔梁团队与英国钻石光源的周克瑾合作，通过基于同步辐射的共振X射线非弹性散射（RIXS）技术和电子结构计算，研究了镍基超导体费米面附近的电子结构。乔梁在超导样品的RIXS图中，观察到一个纺锤形的“小包”。他对比了其他几项类似研究，都没出现过这种电子轨道。乔梁起初怀疑是测定有失误，但不知如何解释。之后，团队又发现了氢的存在，才开始考虑是否可以找到氢存在的电子态证据。此时，乔梁又想起了那个悬而未决的“小包”之谜。乔梁再次仔细查阅和自己做了类似RIXS实验的其他已发表的文章，发现有的实验中其实隐约出现过类似的“小包”，只不过被研究人员忽略了。乔梁设想，假定“小包”就是理论预言的IIS轨道，从这个思路对实验结果进行反推看能否成立，说不定有助于解释氢元素与IIS轨道的关系，及其对超导的影响。“根据对铜基材料研究的经验，对超导起着决定性作用的是金属元素的3d轨道。”乔梁解释说，在镍基超导体中，其费米面附近的电子结构中，IIS、Ni3d、Nd5d等轨道之间存在较强的相互作用。因此，IIS轨道的强烈吸引导致费米面附近Ni3d轨道的有效占据减少，丧失了超导能力。“氢元素的加入，填满了轨道空隙，如一只无形的手，导致IIS轨道没法‘拖拽’Ni3d轨道，产生了类似于铜基超导的费米面电子结构，进而促进超导态的出现。”乔梁和理论合作者黄兵讨论后认为，如果氢元素超过一定数量，反而会进一步改变Ni3d轨道极化情况，也不利于实现超导。2022年3月，合作团队最终刻画出“轨道污染”和“轨道纯化”竞争的示意图，并于4月完成了文章初稿，交稿后，审稿人评价其“极具创新性”。回顾整个过程，乔梁认为，此次研究改变了科学家对镍基超导材料的基本认知，并提供了一个更为准确和合理的物理模型。研究结果可以解释为何仅有少数课题能成功制备零电阻镍基超导样品，因为多数研究忽视了氢元素对超导的影响，没有控制这个关键因素。“但提高对氢元素控制的精确度和可重复性还是比较难。我们的研究只是抛砖引玉，提供了一个方向。”乔梁说。 镍基超导中氢元素作用示意图

来自芬兰阿尔托大学、欧洲量子计算公司IQM和芬兰国家技术研究中心的科学家在最新一期《自然通讯》杂志上发表论文称，他们研制出了一种新的超导量子比特“独角兽”，旨在提升量子计算的准确性，并以99.9%的置信度利用“独角兽”实现了量子逻辑门，这是构建商用量子计算机的重大里程碑，最新研究有望推动量子计算机的应用。在构建量子计算机的所有不同方法中，超导量子比特处于领先地位，但目前使用的超导量子比特的设计方法和技术性能还不足以提供实际应用，研究人员一直在寻找更精确的量子比特，以使量子计算更好地解决实际问题。在最新研究中，研究团队推出了一种新的超导量子比特“独角兽”，它继承了多项优势：非谐性增加、对直流电荷噪音完全不敏感、对磁噪声敏感度降低以及仅由谐振器中的单个约瑟夫逊结组成、结构简单。该团队在3个不同的“独角兽”量子比特上实现了13纳秒长的单量子比特门，置信度从99.8%到99.9%。研究人员解释称，由于“独角兽”量子比特的非谐性或非线性比近年来广受关注的“传输子”量子比特更高，因此可更快地操作从而减少每次操作的错误。为演示“独角兽”，团队设计并制造了芯片，每个芯片由3个“独角兽”量子比特组成。他们使用铌作为超导材料，除了约瑟夫逊结，其中超导引线用铝制造而成。

LK-99材料有一个边缘呈悬浮状态。图片来源：Hyun-Tak Kim et al. (2023)一个研究小组声称已经创造出第一种在室温和环境压力下完美导电的材料，但许多物理学家对此持高度怀疑态度。美国威廉与玛丽学院的Hyun-Tak Kim表示，他将支持任何试图复制其团队工作的人。超导体是一种可以使电流在没有任何阻力的情况下移动的材料，因此可以显著降低电子设备的能源成本。但一个多世纪以来，研究人员一直无法让它们在极端条件下工作，比如极低的温度和极高的压力。现在，Kim和同事声称已经制造出一种在室温和压力下具有超导性的材料。为了制造这种被称为LK-99的新材料，Kim和同事制造出混合了铅、氧、硫、磷的粉末状化合物，然后将其在高温下加热几个小时。这使得粉末发生化学反应，变成深灰色固体。研究人员随后测量了一毫米大小的LK-99样品在不同温度下的电阻，发现其电阻率从105℃的相当大的正值急剧下降到30℃的接近零。超导体会驱逐磁场是迈斯纳效应现象的一部分，为此，研究人员还测试了这种材料在一定温度下对磁场的反应。结果显示，在电阻接近于零的温度范围内，它确实表现出这种效应。由于迈斯纳效应，超导体放置在传统磁体上时会呈漂浮状态，研究人员也记录了这种悬浮的测试。在他们的视频中，他们将一块LK-99放在磁铁上方，磁铁表面明显升起。然而，这种扁平的硬币状的材料只有一个边缘完全悬浮，另一边似乎与磁铁保持接触。Kim说，这是由于样品还不完美，意味着只有部分样品具有超导性，并表现出迈斯纳效应。目前，两篇关于k -99的论文已在预印本服务arXiv上公布，但不进行同行评审，相关研究已在4月份发表于《韩国晶体生长与晶体技术杂志》。Kim只是其中一篇论文的合著者，另一篇论文则是由他在韩国量子能量研究中心的同事撰写，他们中的一些人也在2022年8月申请了LK-99的专利。这两篇论文都提出了类似的测量方法，但Kim说第二篇论文存在“许多缺陷”，并且未经他的许可就被上传到arXiv。在那篇论文中，这项工作被描述为开启了“人类的新时代”。社交媒体上的一些评论员称赞这一发现是一代人的突破，但超导专业研究人员在很大程度上持怀疑态度。英国牛津大学的Susannah Speller和Chris Grovenor说，当一种材料成为超导材料时，在许多测量中应该有明确的特征。Speller说，对于其中两个，即对磁场的响应和一个称为热容的量，数据中都没有给予证明。“因此，现在说我们已经在这些样品中获得了令人信服的超导性证据还为时过早。”Kim已经意识到这种怀疑，但他认为其他研究人员应该尝试复制他团队的工作来解决这个问题。一旦研究结果发表在同行评议的期刊上，他将支持任何想要自己创造和测试LK-99的人。与此同时，他和同事还将继续完善奇迹超导体样品，并向大规模生产迈进。

2018年8月20日至8月24日，来自全球超导界的科研工作者们齐聚北京参加了十二届国际超导材料与机理及高温超导体学术会议（M2S-2018）。自1997年北京举办了五届国际超导材料与机理大会以来，超导大会时隔二十年再次来到中国。回二十年，不变的是我们的科研热情，不同的是我们的科研成果。二十年间我们的科学家栉风沐雨不改初心，二十年间我国的科学研究硕果累累人才辈出！本次大会还举行了代表超导领域高荣誉的三大奖项颁奖仪式。卡末林昂内斯奖：日本京都大学的Yuji Matsuda和加拿大施尔布鲁克大学的Louis Taillefer凭借在非常规超导体超导性质研究方面的突出贡献而获此殊荣。马蒂亚斯奖：该奖项花落日本大阪大学Katsuya Shimizu，以表彰他在非超导元素中发现高压下29 K的超导电性。巴丁奖：由于在非常规和多带超导领域以及超导量子涨落方面持续做出的理论贡献，美国明尼苏达大学的Andrey V. Chubukov、美国海军实验室的Igor Mazin和美国斯坦福大学的Sebastian Doniach享了该奖项。无论功勋的科学大家，风华正茂的青年才俊，还是年轻有为的明日之星，一千三百余人齐聚一堂分享新的科研成果，探讨超导领域未来的发展方向。为期五天的学术会议共计数百场报告，让全球的科研人员享受了一场科研的饕餮盛宴。Quantum Design作为超导应用的典范、科研仪器的行业翘楚，在大会上展出了包括新产品OptiCool在内的几十种产品。Quantum Design的工程师在现场接受了各国参会人员的产品与技术咨询。Quantum Design工程师为参会代表介绍产品性能 Quantum Design全球销售总监Daniel Polancic先生发表讲话 赵忠贤院士（中）、董晓莉研究员（左）与Daniel Polancic先生亲切交谈 Quantum Design全球销售总监Daniel Polancic先生出席了本次会议并在大会晚宴上发表讲话，讲述了Quantum Design与超导领域的不解之缘和深厚感情。Quantum Design起源于超导，服务于科研。正如伟人所说，科学技术是生产力，自从台SQUID诞生以来Quantum Design的测量设备大的促进了全球科研的发展。无论是高精度测量还是智能化控制，科研工作者无不享受着先进科研仪器带来的便利。Quantum Design成立三十年来时刻保持着积进取的态度，不忘初心砥砺前行。从开始的兢兢业业到现在的精益求精，Quantum Design始终是全球科学家的科研伙伴。通过本次超导盛会，Quantum Design向广大科学家展示了在仪器领域取得的丰硕成果，也希望能够更好地服务于大家。这是一次超导的盛会，更是一次智慧的盛会。我们期待着这次超导大会的举行能够让更多的科研工作者迸发出智慧的火花，让我国的科研事业再上新台阶。在此，我们也感谢国内外超导科研工作者对Quantum Design的信任和支持。相关产品及链接：1、 超全开放强磁场低温光学研究平台—OptiCool：https://www.instrument.com.cn/netshow/C283786.htm2、 多功能振动样品磁强计—VersaLab ：https://www.instrument.com.cn/netshow/C19330.htm3、 超精细多功能无液氦低温光学恒温器：https://www.instrument.com.cn/netshow/C122418.htm

近期韩国一研究团队声称成功合成室温超导材料“LK-99”。但据韩联社3日报道，韩国超导和低温学会“LK-99”验证委员会表示，与“LK-99”相关的影像和论文中展示的这一材料的特征并不符合迈斯纳效应，不足以证明“LK-99”是室温超导体。　　迈斯纳效应是超导体从一般状态相变至超导态的过程中对磁场的排斥现象，它可以用来判别物质是否具有超导特性。　　韩国超导和低温学会“LK-99”验证委员会当天对韩联社表示，学会已要求合成该物质的韩国量子能源研究所提供进行验证的样本，但得到的答复是，此前发布的论文仍在接受评议，2至4周后才可提供样本。　　韩国超导和低温学会2日发布新闻公报表示，将组建一个专家验证委员会，对近期韩国一研究团队声称成功合成的室温超导材料“LK-99”进行科学研判。新闻公报说，现阶段基于两篇存档论文和公开的影像，很难得出结论说“LK-99”是室温超导体，仍需开展进一步的科学验证，因此该学会决定成立一个专家验证委员会进行相关的实验及理论研讨。验证委员会成员来自该学会的物理、材料、电气和机械领域的会员。　　韩国量子能源研究所等机构的研究人员7月22日在预印本网站arXiv上发布论文说，他们研发的一种被命名为“LK-99”的材料具备超导性，超导临界温度在127摄氏度左右，而且在常压下就具备超导性。韩国团队的研究成果引起大量关注的同时，也受到不少学者的质疑。

最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室丁洪研究组与日本东北大学高桥隆教授小组合作，在铁基高温超导体超导能隙对称性和轨道相关性研究的中取得新进展。 　　高温超导电性一直是一个热门的研究课题。最近发现的铁砷化合物超导体的超导转变温度达到55K，从而结束了铜氧化合物在高温超导领域内的统治地位，更是将这一课题的研究推向了一个新的高潮。和铜氧化合物超导体的情况一样，揭示出这种新型超导体的物理性质，特别是超导能隙对称性和轨道相关性成为理解这种高温超导机理和相关物理特性的最关键的问题。 　　丁洪及其合作者利用高分辨角分辨光电子能谱仪，对新发现的超导体Ba0.6K0.4Fe2As2 (Tc = 37 K)进行了研究。他们观察该材料具有两不同值的超导能隙：较大的能隙(Δ~12meV)处在两个小的类空穴和类电子费米面上 较小的能隙(~6meV)处在一个大的类空穴费米面上。两个能隙都在体转变温度(Tc)处同时闭合，在其各自的费米面附近无节点且几乎各项同性。随着在不同能带上耦合系数2Δ/KBTc从弱耦合变化到强耦合，各向同性的配对相互作用表现出强烈的轨道依赖性。这种相同且相当大的超导能隙归因于两个小费米面上的强配对作用，而这两费米面通过母系统(parent compound)中反铁磁自旋密度波矢量联系。这就表明配对机制源于两个相互嵌套费米面的带间相互作用(inter-band interactions)。 　　该项工作以发表在 Europhys. Lett 83 (2008) 47001。美国阿贡国家实验室的Michael Norman最近为美国物理学会今年创刊的Physics杂志中“trends”栏目撰写了关于铁基超导体物理研究的短评文章，重点介绍了此项工作。同时 EuroPhysics News以 Pairing symmetry of iron-based superconductors为题目选作研究亮点进行报道。2008年8月1号日本《科学新闻》以“铁系高温超导体的超导电子对对称性的成功确定对于物质结构的解析带来很大进步 ”为标题对这项工作进行了报道。 　　此外，他们还对多种铁基超导体进行了一系列深入的研究，其中包括母体材料、空穴型和电子型掺杂材料、欠掺杂和过掺杂材料。主要成果包括：观察到了一种可能是电子配对媒介的反铁磁性玻色子模式，同时对电子结构进行了完整描述，并发现了超导能隙和费米面随掺杂浓度变化的演变。这些成果已被写成6篇论文，即将发表在Physical Review Letters等刊物上。 　　以上研究工作得到中国科学院、国家自然科学基金委和科技部相关项目的资助。

记者10月22日从在清华大学召开的高温超导滤波技术成果鉴定会上获悉，我国自主研制、拥有完全自主知识产权的高温超导滤波系统首批产品订货已完成生产并交付用户使用，在全国16个省市区的通信装备上投入长期实际应用。这是我国高温超导应用研究的重大突破，标志着我国高温超导在通信领域已进入规模商业应用和产业化阶段。鉴定会专家对项目成果给予高度评价，鉴定意见指出，项目总体技术达到国际先进水平，为采用高温超导技术提高通信装备的抗带外干扰性能和电磁兼容性奠定了坚实的技术基础，为我国通信现代化作出了重大贡献。 　　据该项目负责人、清华大学物理系教授曹必松介绍，自1986年高温超导材料发现至今，26年来我国投入大量人力物力进行应用研究和技术攻关，其最终目的就是要实现高温超导材料的大规模商业应用。“这次高温超导滤波系统由最终用户采购，在全国16个省市区批量供货投入运行，与一般的研究或以试验为目的的应用完全不同，标志着经过长期不懈的研究，我国高温超导研究已经从实验室研究阶段发展到了面向最终用户的大规模商业应用。高温超导真正的实际应用已经成为现实。” 　　据了解，在微波频段，高温超导材料的电阻比普通金属低2—3个数量级，用超导薄膜材料制备的滤波器带内损耗小、带边陡峭、带外抑制好，具有常规滤波器无法比拟的、近于理想的滤波性能。“但是高温超导材料必须在其转变温度Tc以下才能实现其超导零电阻特性，所以高温超导滤波系统的研发难度非常大。我们和综艺超导科技有限公司共同研发的超导滤波系统是由超导滤波器、在零下200摄氏度工作的低噪声放大器和小型制冷机等部件组成的，具有极低的噪声和极好的频率选择性，可应用于各种无线通信装备，同时大幅提高灵敏度和选择性、提高抗干扰能力和探测距离等。”曹必松说。 　　2005年，在国家科研经费支持下，该项目组在北京建成了超导滤波系统移动通信应用示范基地，实现了小批量长期应用。为实现超导滤波系统在我国的规模化商业应用，在国家相关部门和各级领导支持下，清华大学和综艺超导科技有限公司的研究团队十余年如一日，艰苦奋斗，攻克了高性能超导滤波器和低温低噪声放大器设计制备技术、多通道超导滤波器性能一致性研制技术、满足装备苛刻使用要求的环境适应性技术和超导滤波系统集成技术等一系列技术难题，获得超导滤波技术授权发明专利10多项，于2009年12月完成了超导滤波系统产品样机的研制。 　　2010年1月至11月，在国家主管部门的组织下，由7个专业测试单位对超导滤波系统产品进行了全面性能测试，包括电性能测试，满足通信装备高低温、冲击、振动、低气压、盐雾、霉菌、湿热等苛刻使用要求的环境适应性试验，通信装备加装超导滤波系统前后的性能对比试验和用户长期试用等。 　　试验结果表明，超导滤波系统的全部性能都达到或超过了通信装备实际应用的技术要求。在通信装备上加装超导滤波系统前后的性能对比试验表明，超导滤波系统使重度干扰下原本无法工作的通信装备恢复了正常工作，使中度干扰下装备最大作用距离比原装备平均增加了56%。自2010年10月起，超导滤波系统在该型通信装备上投入长期运行，至今已连续无故障运行2年以上。 　　2011年1月19日，超导滤波系统通过了国家主管部门组织的技术鉴定，获得了在我国通信装备实际应用的许可。同年8月，综艺超导公司获得了首批5种型号超导滤波系统产品的订货合同，在全国10多个省市区推广应用。其他型号超导滤波系统产品也将在未来几年内陆续投入市场。 　　据介绍，综艺超导科技有限公司由江苏综艺股份有限公司等股东投资、在2006年成立的高新技术企业，公司设在北京中关村科技园区。目前，综艺超导已建成一流水平的超导滤波系统生产基地，并且已经顺利完成首批高温超导滤波系统批量生产和用户交付。 　　曹必松说，高温超导滤波技术在移动通信、重大科学工程和国防领域具有广阔的应用前景。为进一步推广超导滤波技术的应用，还需要攻克适应于各种不同通信装备应用要求的高难度的超导滤波系统设计、制备技术、适应于各种应用环境的环境适应性技术等研究难题。 　　与会专家认为，经过未来几年的努力，该技术将在更多无线通信领域获得大规模应用，并带动超导薄膜、制冷机、专用微波元器件等相关产业链的形成和发展，在我国形成一个全新的高温超导高技术产业，为我国通信技术的升级换代提供一种全新的、性能优异的解决方案。

近日，高能同步辐射光源（HEPS）加速器部高频系统张沛研究团队研制的166 MHz超导腔和500 MHz超导腔在先进光源技术研发与测试平台（PAPS）成功完成了低温下的垂直测试，结果优于HEPS的设计指标，为下一步超导槽腔的研制和超导腔的批量制造奠定了坚实的基础。 测试结果表明：在4.2 K温度下，166 MHz超导腔的加速电压达到1.5 MV时，其品质因数Q0值超过3.8E+9；500MHz超导腔的加速电压达到2.0 MV时，其品质因数Q0值超过3.0E+9。两个频段的超导腔均采用缓冲化学抛光（BCP）处理，测试结果均优于HEPS的设计指标。 166 MHz超导腔是国际上首台用于加速光速粒子（beta=1）的四分之一波长（QWR）主动型超导腔，具有结构复杂、高阶模式频率低、微波功率高等挑战。在2017-2019年HEPS-TF阶段成功研制的超导原型腔的基础上，新腔采用扩大束管实现腔内高阶模式深度抑制的全新设计方案，以满足储存环严格的阻抗要求。设计上，在保持腔结构紧凑的同时，实现了高频参数和机械参数的优化；在制造过程中，与北京高能锐新公司的技术人员联合攻关，解决了大尺寸复杂结构加工和焊接的一系列技术难题；在腔的后处理过程中，成功消除了复杂腔体结构中酸液流速不均导致的酸洗纹路，大幅改善了超导腔的内表面质量。 500 MHz超导腔在BEPCII备用腔成功研制的基础上，根据HEPS的要求进行了机械结构的进一步优化。与北京高能锐新公司的技术人员联合攻关，解决了大尺寸椭球腔冲压、焊接等一系列技术难题；在腔的后处理过程中，与宁夏东方超导公司的技术人员进行联合攻关，通过细致的仿真计算和多轮实验验证，最终确定了优化的酸洗结构，显著改善了超导腔的内表面质量。 HEPS 166 MHz超导腔和500 MHz超导腔垂直测试结果HEPS 166 MHz超导腔和500 MHz超导腔垂直测试结果

打破国外技术垄断 降低临床费用 　　2月25日，商用1.5T超导磁体在南京丰盛超导技术有限公司正式下线。这是我国首次完全依靠自己的能力掌握和生产超导磁体这一核心技术和核心部件，打破国外企业在该技术上的垄断地位，从而使我国成为世界上第4个具备超导磁共振制造能力的国家。 　　磁共振成像技术是当代临床医学中最为重要的医学影像诊断技术之一，多年来我国磁共振成像系统的研发只在低磁场的永磁体(0.5T以下低磁场)技术上徘徊，而对临床效果更好的超导型磁共振技术长期以来一直被国外所垄断，1.5T以上磁共振设备全部依靠进口。 　　为攻克这一难题，江苏省科技厅2010年组织产学研创新资金项目招标，将重大电子医疗装备关键技术及系统作为重点项目。从2008年起就一直致力于超导磁体研发的丰盛超导技术有限公司联合北京大学、江苏省人民医院进行了项目应标并一举中标。省科技厅划拨800万项目资金支持这3家单位联合进行高场超导磁共振磁体研发项目。2010年1月27日，作为3.0T超高场超导磁体研发项目的阶段性成果，首台1.5T超导磁体研制成功。时隔不到一年，丰盛超导技术有限公司又将这一重大科研成果转化为商业化产品，为将来开发3.0T等高端系列产品奠定了坚实的基础。 　　超导磁体的国产化将明显降低超导磁共振系统过高的价格，对扩大应用范围、解决老百姓看病难看病贵的问题起到促进作用，为提高全民健康水平作出贡献。目前，1.5T超导磁体已经启运前往苏州安科，并将与苏州安科自主研发的其他部件一起集成为可投入临床使用的磁共振成像设备。

中科院高能物理研究所超导磁体工程技术研究中心日前举行了挂牌仪式，我国第一个面向大型超导磁体民用化的创新平台正式在山东潍坊落户。 　　大型民用超导磁体在我国尚属空白，最为大家熟悉的就是医疗上使用的核磁共振成像仪，该装置属于技术密集型的全球朝阳产业，但目前我国完全依赖进口，每年约400台，耗资约40亿元人民币。因此，用高能物理所常务副所长王贻芳的话说，超导磁体工程中心成立的重要宗旨之一，“就是要成为我国大型超导磁体技术的创新源泉与产业化先导基地”。 　　虽然超导磁体工程中心筹建工作不过才几个月的时间，但高能所在大型磁体民用化与工业化方面的尝试，却已经积累了数年的经验。早在2002年，高能所承担了为北京正负电子对撞机重大改造工程上的北京谱仪研制大型超导磁体的任务，到2007年该项任务成功完成，极大地增强了高能所研制大型超导磁体的自信心。 　　王贻芳表示，基础研究和大科学工程长期以来受到国家支持，既是高技术的市场, 也产生了许多新的高技术，我们应将大科学工程中掌握的技术回报给社会。多年来，我国的大型超导磁体民用化领域完全被国外垄断，虽然现在有少数民营企业开始注意到这一点，并力图有所作为，但他们使用的设备、技术，甚至是专家都是从国外引进的，国内在核心技术上尚属空白。 　　实际上，这是一个技术要求很高、风险也很高的领域，高能所是我国较少数拥有这种技术实力与积累的科研单位，因此，勇敢地担负这种责任，对他们来说也意味着一种义不容辞的责任。王贻芳说：“国家对基础科学的支持不仅要考虑科学产出，也要考虑社会效益，大科学工程在其研制过程中，会不断衍生出可用于工业生产的新技术，将其转化为生产力，可大大促进国民经济的发展。” 　　另一方面，担负这种责任，对该领域的科研人员来说，也部分源自对大型超导磁体在我国几十年曲折发展经历的目睹。从参加挂牌仪式的科研人员，以及工程中心学术委员会成员的年龄结构上看，有一个明显的“断层”：长者多已年逾七十，而此后便是工程中心主任朱自安这一拨四十出头的人，巨大的年龄断层，见证了我国大型超导磁体这一高风险领域在长期发展中的艰辛。而这其中的苦衷，大多只有局内人深知。 　　因此，在王贻芳、朱自安等人看来，将这一高科技领域向民用化推进是他们的历史责任。 　　与超导工程中心相对应，高能所在山东潍坊的合作单位，山东华特磁电科技股份有限公司成立了一家名为“新力磁电”的子公司，负责超导磁体的产业化工作，如果说超导工程中心是一个民用化平台，新力磁电则是一个产业化的平台。 　　尽管这两个平台刚刚搭建，而几年来双方的共同努力已经初见成效，2008年底验收合格的超导除铁器，目前已到了中试的尾声，据朱自安介绍，未来一两个月内可正式投产。目前工程中心的研发重点项目——核磁共振成像仪，也已经顺利地研制出了第一台样机。 　　超导磁体民用化的前景相当广阔，涉及节能、环保、健康等诸多领域。超导工程中心下一步要进行的研发项目还包括用于选矿的磁选机，以及用于工业污水处理的水处理器。

近日，韩国一篇论文声称发现了世界上首种常温超导材料，引发大众关注。如果无视网络上的种种喧嚣，我们不妨弄清楚3个问题：什么是超导和常温超导？为了获取相关成就，科研人员需要攻克哪些技术难关？如果常温超导成真，在航天领域可能具备怎样的应用前景呢？　　神奇背后限制重重　　讨论常温超导之前，我们有必要理解超导的概念。所谓“超导”，就是电流能够不受阻碍地流经导体，并产生强大的磁场。超导在日常生活中最常见的应用场景应该是医院的核磁共振仪，其最核心组件是由铌钛合金丝绕制的线圈。　　不过，材料想达到超导状态，在传统上需要使用大量液氦和低温制冷机，冷却到零下264摄氏度左右，无疑会付出极大的代价，包括巨大能耗、液氦的昂贵成本和复杂的结构等。近年来，随着材料技术进步，一些在液氮温区（约零下196摄氏度）甚至更高温区下就能展现超导特性的材料不断被发现、改良，但距离室内常温还很遥远。　　超导研究是20世纪材料学的前沿领域。1908年，液氦制取成功，沸点约为零下269摄氏度，为超导研究奠定了基础条件。1911年，科研人员发现，在液氦环境的极低温度下，水银的电阻突然消失了。这被认为是超导研究的“起点”。1933年，德国物理学家迈斯纳和奥森菲尔德认识到，只要材料温度低于超导临界温度，其内部的磁感应强度总和就为零，即具有完全抗磁性。这就是超导的检验标准“迈纳斯效应”。　　那么低温超导是如何产生的呢？答案蕴含在精妙的微观世界中。　　经典理论认为，电阻是电子在导线中碰撞、受阻所致。　　然而，在超导材料中，电子会结成一对一对的所谓“库珀对”，就像舞蹈一样，迅速避开阻碍，实现电流的零电阻传输。这种奇妙的现象被认为是由材料晶体内部原子的振动引发的，也就是由巴丁、库珀、施瑞弗共同提出的“BCS理论”。　　然而，受限于液氦等极低温条件，超导长期难以在大规模工程中广泛应用，也促使科研人员对“高温”超导的研究投入了巨大的热情。1986年，科学家们惊喜地发现，钇钡铜氧化物、铋系材料等在相对较高的液氮温区下仍然能够表现出超导现象。这意味着，可以将获取更简便、成本更低廉的液氮作为超导冷却剂。　　这个突破为超导的实际应用提供了更广阔的“舞台”，也为许多大科学装置的建设提供了有力保障。比如，“东方超环”和国际热核聚变实验堆等设施都应用了新型超导电缆，有效降低了制冷系统的功率需求。　　但“高温”超导研究当前似乎遇到了“理论滞后于现实”的困境。科学家们一直在努力探索其中的奥秘，至今仍未完全揭示其具体原理，基本上停留在假说阶段。例如，一些学者认为，电子之间复杂的相互作用、新的凝聚态现象等或许是“高温”超导诞生的主要原因。　　不难看出，超导研究领域的所谓“高温”仍然不是大众日常能够体验到的，那么在室温条件下获得超导更是困难重重。　　航天应用前景无限　　航天是利用速度摆脱星球引力束缚、探索并开发浩瀚太空的伟大事业。而最经典的航天器运载工具就是火箭，一般利用燃料燃烧产生的高温高速喷流，产生强大的反作用力，将载荷不断加速、抬升，直到飞出大气层。　　但现有的火箭大多数是从地面发射架上直接起飞，为了加速飞离空气稠密阻力大的对流层，需要消耗大量燃料，这也意味着火箭会损失许多宝贵的运力。　　为了解决这个问题，航天发射机构提出了五花八门的创新方案，包括飞机挂载火箭空中发射、巨型飞艇和气球提升火箭到高空发射、离心机甩出火箭发射等。　　比如，美国飞马座空射火箭在1990年成功入轨，在发射前会被悬挂在经过特别改装的客机机腹下。载机在13000米左右高度以0.8马赫平飞时，火箭被投放，随后点燃第一级固体发动机，加速爬升。　　但这些发射方式都存在一些弊端，尤其是飞机等平台的运作维护成本不低，运输能力有限，一般只能发射小型火箭，入轨运力不足。例如，飞马座火箭的700公里太阳同步轨道运力仅有200公斤出头，只能投送小型载荷入轨，单位发射成本要高于很多地面发射的大中型火箭，因此飞马座火箭乃至后续的空射火箭规模化应用始终困难重重。　　不过，一旦常温超导材料问世并成功实用化，航天发射史有望“翻开全新的一页”。比如，科研人员和工程师可以借鉴磁悬浮列车和电磁弹射器的原理，构建起一种新概念航天发射装置，其结构类似于一条垂直于地面的磁悬浮列车轨道。　　届时，在矗立的发射塔上，悬浮线圈负责维持火箭的发射方向，并避免火箭与轨道发生摩擦而产生阻力，加速线圈则为火箭提供强大的起飞推力，帮助它尽快冲出空气稠密的近地高度。当火箭被发射装置充分加速并冲出对流层后，再点燃第一级发动机，继续加速爬升，最终入轨。　　相比空中发射，这种发射方式基本上仅消耗电力，而且由于常温超导材料不需要配备复杂的冷却系统，发射装置的规模可以做得很大，因此有望将更重的载荷送入轨道，单位发射成本也会显著降低，很可能催生出更大的航天器组合体和全新的太空活动形态。　　除了航天发射领域外，常温超导材料在卫星、宇宙飞船等航天器上也具有广泛的应用前景。　　例如，在航天器设计过程中，需要对电子设备和敏感仪器采取合适的屏蔽手段，保护它们免受外界磁场干扰。常温超导将是磁屏蔽装置的完美材料，只需制成壳体，再将对磁场敏感的仪器设备放入其中，就可以在内部形成一个稳定的磁场屏蔽区域。　　此外，常温超导材料如果用于制造导线，替代航天器内部的传统金属导线，不仅有望降低电功耗，还能显著减少热量，从而简化供电和温控系统的设计，助力新型卫星性能更强大、结构更轻巧。　　总之，超导技术在短短几十年内取得了巨大的进展，为人类追寻美好生活、探索未知世界带来了全新的可能。科研人员对超导的研究和实验不断深入，一直在不懈地探索和挑战着物质的极限。而航天作为众多最前沿科技的优先应用领域，未来常温超导也一旦成真，必将在此大放异彩，帮助人类进一步探索和开发浩瀚苍穹。

成果名称 多功能MgB2超导样品制备仪 单位名称 北京大学 联系人 马靖 联系邮箱 mj@labpku.com 成果成熟度 □研发阶段 &radic 原理样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产 成果简介： 由于传统的低温超导Nb3Sn带材和NbTi线材的超导转变温度分别只有18K和9K，因此这两种超导材料需要工作于液氦温度（4.2K），这导致此类研究的价格昂贵，操作复杂。2001年出现了一种新型超导体MgB2，其超导转变温度为40K，成为一种可以替代目前国内外广泛应用的低温超导Nb3Sn带材和NbTi线材的&ldquo 中温&rdquo 超导材料，从而使此类工作能够摆脱对液氦制冷的依赖。但是，由于现在通用的MgB2超导线中的超导材料是用普通镁粉和硼粉混合烧结而成，因此MgB2超导成分中有较多的空隙，导致载流能力尚有欠缺。 针对这一问题，北京大学物理学院王越副教授课题组采用全新的溶液法制备MgB2，其超导块材和粉体材料中则空隙很少，可以达到高载流能力的超导线的要求。研制基于这种原理的MgB2超导样品制备仪将极大简化制备金属衬底MgB2超导厚膜的工艺和成本，并对未来制备弱电应用的MgB2超导器件起重要的推动作用。 2009年，王越副教授申请的&ldquo 多功能MgB2超导样品制备仪&rdquo 得到第二期&ldquo 仪器创制与关键技术研发&rdquo 基金的支持。该项目利用我校化学学院李星国教授开发的有机溶液法制备MgB2超导粉体技术和物理学院冯庆荣教授搭建的热丝辅助混合物理化学气相沉积法实验装置，构建了一套能够制备包括块材、粉末、超薄膜、薄膜、厚膜、多层膜、晶须、纤维和纳米线等多种不同形态MgB2超导样品的实验装置。作为该项目的&ldquo 育苗&rdquo 基金，&ldquo 仪器创制与关键技术研发&rdquo 基金对该项工作的开展提供了有力的帮助。在基金的支持下，通过关键部件的购置和主要模块的试制，该课题组实现了对溶液法制备MgB2超导样品设备的优化、对热丝辅助混合物理化学气相沉积法实验装置的改进和系统的集成，顺利地完成了研制工作。 应用前景： 未来，该项工作可以推广到MgB2超导材料（粉体和块材）厂家进行大规模生产，目前相关成果正在进一步优化和成果转化阶段。

&ldquo 拿奖既是荣誉，也是负担。拿了奖很不好意思，那么多人做了贡献，我只是替大家拿奖杯&rdquo ，73岁的中国科学院院士赵忠贤说着，看了看围坐在身边的同伴。 　　以赵忠贤、陈仙辉、王楠林、闻海虎、方忠为代表的中国科学院物理研究所(以下简称&ldquo 物理所&rdquo )和中国科学技术大学(以下简称&ldquo 中科大&rdquo )研究团队，因在&ldquo 40K以上铁基高温超导体的发现及若干基本物理性质研究&rdquo 方面有突出贡献，10日在北京获得2013年度国家自然科学一等奖。在此之前，该奖已连续空缺3年。 　　通过国家科学技术奖励工作办公室了解到，超导是21世纪能源领域战略性的技术储备之一。物理所和中科大研究团队经过长期积累与合作，首次突破麦克米兰极限温度(40K)，确定铁基超导体为新一类高温超导体，为促进凝聚态物理学科发展和超导应用的实现做出了先驱性和开创性的贡献。 　　然而在受访时提起学科贡献，研究团队便有挥之不去的遗憾。他们说，日本化学家细野秀雄在2008年2月报道临界温度26K的LaFeAsO1-xFx超导体，从时间节点来看确实比中国先行一步。 　　&ldquo 当时我们也在进行制备工作，由于种种限制，没能冲上去&rdquo ，贡献代表之一、常年从事相关工作的超导国家重点实验室SC10研究组组长陈根富懊恼地说，他曾在2007年尝试制备高品质的超导单晶样品。 　　赵忠贤亦透露，团队早于1994年就开始着手研究类似于铁基超导体的结构，但因未能大胆尝试铁金属而错失良机。&ldquo 所以当日本学者有所发现时，我们不会再丢失机会，就毫不犹豫地继续做&rdquo ，他说。 　　受此精神鼓舞，同时基于20多年的积累，中国铁基超导研究成果逐渐形成&ldquo 井喷&rdquo ，其中包括此次得奖的中科大陈仙辉研究组和物理所王楠林研究组&mdash &mdash 他们同时独立观测到43K和41K的超导转变温度，证明铁基超导体是高温超导体。国际刊物《Science》(科学)撰文称&ldquo 在凝聚态物理领域，中国已成为一个强国&rdquo 。 　　&ldquo 现在但凡有关铁基超导体的国际会议必有我们团队的人参与，我们每隔几天就会有崭新的成果呈现给学术界&rdquo ，赵忠贤自豪地说，他们也与美国普林斯顿大学等国外机构开展合作。 　　此外，铜氧化物高温超导体本已应用于科学研究、信息通讯、工业加工、能源存储、交通运输、生物医学及航空航天等领域，但它们是陶瓷性材料，复杂的制作工艺使其大规模应用受到限制。赵忠贤表示，在工业上更易于制造的铁基超导体势必在上述领域发挥功效，比如改善通话质量、制造计算机芯片、改进磁悬浮列车等。 　　值得一提的是，物理所早在1989年就曾以&ldquo 液氮温区氧化物超导体的发现及研究&rdquo 获得国家自然科学一等奖，赵忠贤也是其中一员。回忆往昔，他感慨因该学科一度遇到瓶颈，致使一批优秀人才无奈离开，&ldquo 真想让每一位曾从事超导研究的贡献者都得到一枚勋章&rdquo 。 　　&ldquo 如今超导研究重掀热潮，又有一批优秀的年轻人加入科研队伍&rdquo ，赵忠贤寄语他们能扎扎实实做好本职工作，&ldquo 安得下心、沉得住气、耐得住寂寞&rdquo ，让超导研究牢牢扎根中国。 　　追溯超导研究历史，已有10人获得了5次诺贝尔奖，中新社记者顺势将&ldquo 诺贝尔奖情结&rdquo 的话题抛给研究团队。 　　&ldquo 我不愿谈这件事&rdquo ，赵忠贤低声说，他不想基于诺贝尔奖评判工作，&ldquo 能否拿诺贝尔奖，应该是水到渠成、水涨船高&rdquo ，更重要的是不断拿出原创高质量工作，不再出现遗憾。 　　坐在他旁边的获奖者代表之一、物理所研究员方忠也补充道，&ldquo 科学研究有时跳跃，有时曲折，很难想象一步到位&rdquo 。他说，团队基于兴趣，为科学发展和社会进步而埋头科研，&ldquo 拿奖是后期的认可，有了积累自然会得到国际认可&rdquo 。