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潘建偉院士團隊又在「常溫超導材料」研究領域取得重大突破!

2024-07-13科技

導語

在物理學領域,超導一直是一個熱門的研究方向,雖然中國科學家們在2015年透過人為摻雜的方式,首次從鐵基體系中發現了常溫超導現象,但是人們依然無法從研究很多年的鐵基超導材料中找到理論和實驗中符合的結果,只能暫時在這一領域中邁出一小步。

相對於低溫超導,常溫超導是人們夢寐以求的一個目標,如果能夠找到常溫超導材料,那麽這些材料在作為超導電纜進行輸電的時候,將會帶來一個革命性的變化,因為只要超導電纜傳輸的距離沒有超過超導電纜的制造長度,那麽就可以無失真耗的輸電,有效的減少電能損耗。

解決常溫超導難題。

因此,常溫超導也是人們所追求的目標之一,潘建偉院士的科研大樓就是由常溫超導材料制成的,因為實作了超導的物體,其內部是電流自由流動的,會懸浮在磁場而不會受到磁場的影響,因此,人們才有了空間高速磁懸浮列車等交通工具,也提升了實驗室中的超導實驗效果。

然而,長久以來,物理學界一直無法解決「常溫超導材料」這一難題,主要是因為物質的內部結構太為人類所難以理解,人們一直無法找出自然界中可以實作電阻為零超高效常溫超導材料的「秘訣」。

一直以來,大部份科學家們都認為費米子哈柏德模型中有解,但是由於該模型中既包含了強庫倫排斥又包含了強交換作用,並加入了晶格結構這個三重困難,使得研究者即使用上了各種高精儀器和高精演算法,也不能模擬出這個體系的行為。

但是現在,潘建偉院士團隊卻成功的給出了這個費米子哈柏德模型,首次驗證了其中的「反磁鐵相變」的結果,這為研制「常溫超導材料」邁出了重要的一步。

潘建偉發現「反磁鐵相變」。

近幾年來,中國物理學家始終在一些重要的研究領域中取得領先的進展,這離不開中國在科研方面一直是從來不斷進取的狀態,尤其到了21世紀,中國的科研人員包括在不同年齡層面和工作領域在內的人員,都在許多重要的國際科研競賽中創下好成績。

不僅如此,中國的科技企業們一直在為中國的科研環境中增添一份新的力量,那就是不斷的創新,在潘建偉院士所在的科研團隊中,一直在探討超導材料這一方面,潘建偉院士曾經說過:「現在的超導材料聽上去已經夠神奇了,但是我認為它們會變的更神奇。」

因此,潘建偉院士所在的科研團隊一直都在該方面的研究中不斷追求新的突破,潘建偉院士在一次參加研討會的中報告中,他向在場的人分享了他的研究成果,根據他所發現的此前物理理論中從未提到的「反磁鐵相變」,向世人展示了他自己所進行的一系列量子模擬結果,詳細介紹了他解決費米子哈柏德模型的方法和過程。

潘建偉院士說道:「這個結果顛覆了現有的超導理論,以前我們都是認為電子之間的庫倫排斥會使電子之間的交換作用更加顯著,因此削弱了電子直接之間的影響,但是新的研究卻表明,庫倫排斥反而使得電子之間的交換作用相對減弱,從而帶來了從‘反鐵磁’到‘鐵磁’的反磁性相變效應。」

潘建偉將自己這一成果發表後,得到了外界的廣泛認同,眾多國內外的物理學家紛紛聯系潘建偉院士的團隊討論這一發現帶來的深遠影響,而在潘建偉的團隊中,錢昆的博士作為第一作者,為此次突破做出了巨大的貢獻。

常溫超導將帶來革命。

雖然現階段,潘建偉院士團隊已經成功的解決費米子哈柏德模型的問題,但是這只是常溫超導研究的一個開端,下一步,潘建偉院士團隊還將繼續在這一研究領域上探索,看看在新的超導理論框架下能否發現新的常溫超導材料。

其實要讓超導體「永遠流通」並不是一件十分困難的事,只要我們能找到一種方法將高溫超導中的「結對機制」實作在常溫下,那麽想要找到一個可以實作常溫超導的材料其實並不是非常的困難,這樣一來,常溫超導材料就會得到極快的發展,完全有可能實作常溫超導。

但是同時人們也不得不考慮一種更革命性的方法,那就是建立一個叫做「電子算盤」的工具,這個工具的存在將會大大為常溫超導的研究和實踐提供便利,人們可以用這個「電子算盤」在計算的同時模擬出所用材料的性質,不僅可以幫助找到超導的「秘訣」,還可以在許多其他領域中有所套用。

這就是潘建偉院士團隊所研制的「超冷原子量子模擬器」,也就是「電子算盤」,可以在其中模擬出費米子哈柏德模型,讓大家更好的理解其中的道理,為生活中的超導套用奠定基礎。

有了這個「電子算盤」之後,人們就可以很方便的使用它輔助自己在常溫超導領域中的探索,同時「超冷原子量子模擬器」對於中國其他領域的探索也會起到很大的幫助,可以說是中國科技的一個偉大的創舉。

「電子算盤」技術前景。

正因如此,中國科技的創新發展才能在全球範圍內引起強烈的關註,在潘建偉院士的帶領下,中國的科研人員們迎來了新的希望,科研界所取得的成果被廣泛傳播,中國的科技創新也在不斷地推進,這無疑是對中國現階段最大的肯定。

期待中國在科技創新方面迎來又一個新的黃金時代,潘建偉院士團隊在量子模擬方面的研究成果將會迎來一場新的革命,有了「電子算盤」的幫助,人們在物質的研究中可以事半功倍,不僅如此,還能為其他領域帶來新的發展,如材料科學、電腦科學等領域。

現階段,我們可以期待著潘建偉團隊的下一階段研究成果,隨著量子模擬技術的發展,有可能會有更多的領域受益,為科學研究帶來更多突破性的進展,人們的生活也將得到更多的改善。

結語

科研是一項艱苦的工作,但是在科學發現的背後,人們所得到的是一種說不出的快感,人類從未停止探索的腳步,正是有著這種不斷開拓的動力,人們的生活才得以繼續改善,敬佩潘建偉院士團隊所在的科研人員們所做出的貢獻,也為他們的成果感到自豪!