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潘建伟院士团队又在「常温超导材料」研究领域取得重大突破!

2024-07-13科技

导语

在物理学领域,超导一直是一个热门的研究方向,虽然我国科学家们在2015年通过人为掺杂的方式,首次从铁基体系中发现了常温超导现象,但是人们依然无法从研究很多年的铁基超导材料中找到理论和实验中符合的结果,只能暂时在这一领域中迈出一小步。

相对于低温超导,常温超导是人们梦寐以求的一个目标,如果能够找到常温超导材料,那么这些材料在作为超导电缆进行输电的时候,将会带来一个革命性的变化,因为只要超导电缆传输的距离没有超过超导电缆的制造长度,那么就可以无损耗的输电,有效的减少电能损耗。

解决常温超导难题。

因此,常温超导也是人们所追求的目标之一,潘建伟院士的科研大楼就是由常温超导材料制成的,因为实现了超导的物体,其内部是电流自由流动的,会悬浮在磁场而不会受到磁场的影响,因此,人们才有了空间高速磁悬浮列车等交通工具,也提升了实验室中的超导实验效果。

然而,长久以来,物理学界一直无法解决「常温超导材料」这一难题,主要是因为物质的内部结构太为人类所难以理解,人们一直无法找出自然界中可以实现电阻为零超高效常温超导材料的「秘诀」。

一直以来,大部分科学家们都认为费米子哈伯德模型中有解,但是由于该模型中既包含了强库伦排斥又包含了强交换作用,并加入了晶格结构这个三重困难,使得研究者即使用上了各种高精仪器和高精算法,也不能模拟出这个体系的行为。

但是现在,潘建伟院士团队却成功的给出了这个费米子哈伯德模型,首次验证了其中的「反磁铁相变」的结果,这为研制「常温超导材料」迈出了重要的一步。

潘建伟发现「反磁铁相变」。

近几年来,我国物理学家始终在一些重要的研究领域中取得领先的进展,这离不开我国在科研方面一直是从来不断进取的状态,尤其到了21世纪,我国的科研人员包括在不同年龄层面和工作领域在内的人员,都在许多重要的国际科研竞赛中创下好成绩。

不仅如此,我国的科技企业们一直在为我国的科研环境中增添一份新的力量,那就是不断的创新,在潘建伟院士所在的科研团队中,一直在探讨超导材料这一方面,潘建伟院士曾经说过:「现在的超导材料听上去已经够神奇了,但是我认为它们会变的更神奇。」

因此,潘建伟院士所在的科研团队一直都在该方面的研究中不断追求新的突破,潘建伟院士在一次参加研讨会的中报告中,他向在场的人分享了他的研究成果,根据他所发现的此前物理理论中从未提到的「反磁铁相变」,向世人展示了他自己所进行的一系列量子模拟结果,详细介绍了他解决费米子哈伯德模型的方法和过程。

潘建伟院士说道:「这个结果颠覆了现有的超导理论,以前我们都是认为电子之间的库伦排斥会使电子之间的交换作用更加显著,因此削弱了电子直接之间的影响,但是新的研究却表明,库伦排斥反而使得电子之间的交换作用相对减弱,从而带来了从‘反铁磁’到‘铁磁’的反磁性相变效应。」

潘建伟将自己这一成果发表后,得到了外界的广泛认同,众多国内外的物理学家纷纷联系潘建伟院士的团队讨论这一发现带来的深远影响,而在潘建伟的团队中,钱昆的博士作为第一作者,为此次突破做出了巨大的贡献。

常温超导将带来革命。

虽然现阶段,潘建伟院士团队已经成功的解决费米子哈伯德模型的问题,但是这只是常温超导研究的一个开端,下一步,潘建伟院士团队还将继续在这一研究领域上探索,看看在新的超导理论框架下能否发现新的常温超导材料。

其实要让超导体「永远流通」并不是一件十分困难的事,只要我们能找到一种方法将高温超导中的「结对机制」实现在常温下,那么想要找到一个可以实现常温超导的材料其实并不是非常的困难,这样一来,常温超导材料就会得到极快的发展,完全有可能实现常温超导。

但是同时人们也不得不考虑一种更革命性的方法,那就是建立一个叫做「电子算盘」的工具,这个工具的存在将会大大为常温超导的研究和实践提供便利,人们可以用这个「电子算盘」在计算的同时模拟出所用材料的性质,不仅可以帮助找到超导的「秘诀」,还可以在许多其他领域中有所应用。

这就是潘建伟院士团队所研制的「超冷原子量子模拟器」,也就是「电子算盘」,可以在其中模拟出费米子哈伯德模型,让大家更好的理解其中的道理,为生活中的超导应用奠定基础。

有了这个「电子算盘」之后,人们就可以很方便的使用它辅助自己在常温超导领域中的探索,同时「超冷原子量子模拟器」对于我国其他领域的探索也会起到很大的帮助,可以说是我国科技的一个伟大的创举。

「电子算盘」技术前景。

正因如此,我国科技的创新发展才能在全球范围内引起强烈的关注,在潘建伟院士的带领下,我国的科研人员们迎来了新的希望,科研界所取得的成果被广泛传播,我国的科技创新也在不断地推进,这无疑是对我国现阶段最大的肯定。

期待我国在科技创新方面迎来又一个新的黄金时代,潘建伟院士团队在量子模拟方面的研究成果将会迎来一场新的革命,有了「电子算盘」的帮助,人们在物质的研究中可以事半功倍,不仅如此,还能为其他领域带来新的发展,如材料科学、计算机科学等领域。

现阶段,我们可以期待着潘建伟团队的下一阶段研究成果,随着量子模拟技术的发展,有可能会有更多的领域受益,为科学研究带来更多突破性的进展,人们的生活也将得到更多的改善。

结语

科研是一项艰苦的工作,但是在科学发现的背后,人们所得到的是一种说不出的快感,人类从未停止探索的脚步,正是有着这种不断开拓的动力,人们的生活才得以继续改善,敬佩潘建伟院士团队所在的科研人员们所做出的贡献,也为他们的成果感到自豪!