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项目名称:新型Se化合物超导体的发现

项目第一完成单位:理学部物理系  项目合作单位:杭州师范大学 项目负责人:方明虎

项目简介

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超导体是指在某一临界温度以下电阻为零、且具有完全抗磁性的一类材料。电流可以在其中无损耗通过,超导线可用于大电流的输送和绕制强磁场磁体,它已广泛应用于医学检测、脑科学研究(核磁共振成像)、超导磁悬浮列车和受控核聚变等许多领域。自1911年荷兰科学家首次在水银中发现了4.2K(-269oC)超导电性以来,过去的一百年里,该领域的研究成就已被授予五次诺贝尔物理学奖,十位科学家获此殊荣。科学家在许多单质元素、合金、铜氧化物、FeAs化合物中均发现了超导电性, 特别是1986年在铜氧化物中超过液氮温度(77K)超导电性的发现,让科学家期盼着找到更高温度、甚至室温超导体。然而,二十多年过去了,科学家在这类超导体的成材及对其微观理解上遇到了前所未有的困难,寻找其它非铜氧化物超导体,揭示这类非常规超导体的微观起源,成为物理和材料两大学科的重要研究方向。

2008年初,日本科学家在FeAs化合物中发现了26K的超导电性,再次激起科学家对超导物理的极大热情,一系列铁基超导体被发现,其最高临界温度高达55K。特别值得一提的是,其中大多数Fe基超导体由中国科学家发现,我校物理系方明虎教授研究组相继在(Tl,K,Rb)FexSe2、Fe(Te,Se)和以及Ni基化合物TlNi2Se2三类硒化合物中发现了超导电性,并提出了一些新的观点,对国际上流行的针对Fe基超导体的认识提出了挑战。

2013年11月,他们有关TlNi2Se2超导电性的工作以编辑推荐形式发表在顶级物理学刊物美国物理评论快报上,目前国际上已有十个一流实验室利用他们样品开展合作研究,有望成为一个新的研究热点。2010年12月,他们在国际上率先报道了 (Tl,K,Rb)FexSe2化合物中30K超导电性和40K超导迹象。该项工作自2011年4月发表在欧洲物理快报(EPL)后,被引用250多次;2013年4月,汤森路透发布名为《2013年研究前沿:十大自然科学与社会科学的100个研究热点》报告,该研究方向被遴选为物理学科十大前沿之首,在全球49篇核心论文中,5篇出自方明虎浙大研究组。2008年7月,方明虎教授率先在Fe(Te,Se)系统中观测到14K超导电性(当时他在美国作访问学者),同时证实FeTe化合物不是超导体。其工作以编辑推荐形式发表在PRB后,也被引用200多次。

在过去五年里,他及其合作者发表的36篇论文中, Nature1篇,PRL6篇,PRB11篇,EPL4篇,JPSJ2篇, 3篇入选《中国百篇最具影响国际学术论文》,10篇进入国际高引论文清单,他也因此多次受邀在国际学术会议上作邀请报告或主旨发言,国际上多篇有关Fe基超导体研究综述论文中都对其工作进行了重点评述和引用。

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项目团队

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      明虎教授研究组,现有博士生2人,硕士研究生3人,以及3位年轻的具有博士学位教师和十多位本科生。主要从事铜氧化物、Fe基化合物中超导电性,以及相关化合物中磁性研究,在国内外一流学术刊物发表论文130多篇,发现了三类Se化合物超导体,引起国际同行的广泛关注。

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资料链接

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  • (Tl,K,Rb)FexSe2超导体的发现
  • 新型TlNi2Se2超导体的发现:
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