超導(dǎo)及其應(yīng)用專題編者按

1911年荷蘭科學(xué)家Heike Kamerlingh Onnes首次在金屬汞中發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象以來,超導(dǎo)作為人類發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)宏觀量子現(xiàn)象已經(jīng)有百余年的研究歷史.在這百余年的時(shí)間里,人們對傳統(tǒng)的低溫超導(dǎo)材料的認(rèn)識及應(yīng)用已經(jīng)取得了巨大的成就,尤其是關(guān)于其超導(dǎo)機(jī)理的BCS理論的建立極大地推動(dòng)了凝聚態(tài)物理的發(fā)展.在銅氧化物高溫超導(dǎo)體發(fā)現(xiàn)后的近三十余年里,源于對其機(jī)理的研究開辟了基礎(chǔ)物理新的領(lǐng)域,也為超導(dǎo)體的應(yīng)用帶來了新的技術(shù).然而,非常規(guī)高溫超導(dǎo)機(jī)理的研究和高臨界參數(shù)的新超導(dǎo)體的探索仍面臨許多挑戰(zhàn).

20世紀(jì)80年代,銅氧化合物高溫超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)為超導(dǎo)研究開辟了一個(gè)全新的領(lǐng)域,在全世界范圍內(nèi)掀起了高溫超導(dǎo)研究的熱潮.以趙忠賢院士為代表的中國科學(xué)家在銅氧化物高溫超導(dǎo)體研究領(lǐng)域做出了重要貢獻(xiàn),為我國在國際超導(dǎo)界贏得了一席之地.因銅氧化物高溫超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn),1987 年“三月會議”(March Meeting)盛況空前,堪比于音樂界的“搖滾樂狂歡節(jié)” (“Woodstock Festival”).在這次會議上,趙忠賢先生作為會議特邀的五個(gè)科學(xué)家之一代表我國介紹了工作,確立了我國在高溫超導(dǎo)研究領(lǐng)域中的重要國際地位.當(dāng)時(shí),以趙忠賢先生為代表的老一輩科學(xué)家在高溫超導(dǎo)研究中取得的成績激勵(lì)了國內(nèi)一大批年輕人(也包括筆者和本專題中許多文章的撰寫人)從事超導(dǎo)相關(guān)的研究,這批“年輕人”現(xiàn)在也大多成為了我國在超導(dǎo)研究領(lǐng)域的中堅(jiān)力量.多年來,國家對基礎(chǔ)研究持續(xù)投入,超導(dǎo)研究的基礎(chǔ)條件有了長足的進(jìn)步.同時(shí),培養(yǎng)了一批在超導(dǎo)研究領(lǐng)域中具有國際影響力的學(xué)者,我國的超導(dǎo)研究也逐漸走到了世界的前列.2008年,趙忠賢先生和經(jīng)歷銅氧化物高溫超導(dǎo)研究培養(yǎng)出來的中堅(jiān)力量齊心協(xié)力,在鐵基高溫超導(dǎo)體的研究中再次取得重大突破,引領(lǐng)了高溫超導(dǎo)研究的第二次“熱潮”,實(shí)現(xiàn)了我國在高溫超導(dǎo)研究領(lǐng)域的全面趕超.

在經(jīng)歷了兩次高溫超導(dǎo)研究的“熱潮”之后,超導(dǎo)研究領(lǐng)域又面臨著新的思考,未來超導(dǎo)研究將如何發(fā)展,這是擺在超導(dǎo)研究人員面前一個(gè)必須回答的問題.這使我想起了早在1986年銅氧化物高溫超導(dǎo)體發(fā)現(xiàn)之前,《物理》雜志1977年刊登了趙忠賢先生題為“探索高臨界溫度超導(dǎo)體”的文章 (見： 趙忠賢 1977 《物理》6(4)： 211—215).也許正是這種前瞻性的思考和積累,才有我國在1986年和2008年兩次非常規(guī)高溫超導(dǎo)體研究中取得的成績和地位.我們應(yīng)該有前瞻性的思維和布局,超導(dǎo)作為一種宏觀量子現(xiàn)象,非常規(guī)高溫超導(dǎo)的物理機(jī)理還沒有完全解決,這不但需要理論物理學(xué)家的努力,也需要實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家和材料科學(xué)家的齊心協(xié)力.在未來的若干年里,這一領(lǐng)域仍然是超導(dǎo)研究的重心之一,高溫超導(dǎo)體新材料的發(fā)現(xiàn)是極可能實(shí)現(xiàn)重大突破的方向.在應(yīng)用方面,超導(dǎo)材料已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于我們的生活、科研和生產(chǎn)等許多方面(如： 醫(yī)院核磁共振成像、大科學(xué)裝置和實(shí)驗(yàn)室的各種超導(dǎo)磁體等),尤其是高溫超導(dǎo)體已開始得到應(yīng)用,如超導(dǎo)電磁感應(yīng)加熱應(yīng)用于鋁錠的加工和電網(wǎng)限流器等.超導(dǎo)材料的廣泛應(yīng)用將會極大改善我們?nèi)祟惖纳钇焚|(zhì),大力開展超導(dǎo)應(yīng)用領(lǐng)域的研究將是未來超導(dǎo)研究的另一個(gè)重要方向.此外,超導(dǎo)體還具備許多特殊的“新性質(zhì)”,例如拓?fù)涑瑢?dǎo)被視為實(shí)現(xiàn)未來量子計(jì)算的重要方案之一.超導(dǎo)體的這些“新性質(zhì)”也將在未來有重要的發(fā)展,這些“新性質(zhì)”的潛在應(yīng)用可提供相關(guān)的超導(dǎo)解決方案,從而實(shí)現(xiàn)一些核心技術(shù)方面的突破,對其開展研究是未來超導(dǎo)研究的又一重要方向.

為進(jìn)一步促進(jìn)我國在超導(dǎo)研究領(lǐng)域的發(fā)展,作為我國中文物理類學(xué)術(shù)期刊中影響面最廣、影響力最大的刊物,《物理學(xué)報(bào)》組織出版了“超導(dǎo)及其應(yīng)用”專題.本專題針對上述超導(dǎo)研究方向,邀請了相關(guān)領(lǐng)域國內(nèi)有代表性的學(xué)者進(jìn)行專題評論,很好地梳理了相關(guān)方向的近期進(jìn)展,內(nèi)容緊貼當(dāng)前的研究前沿,為我國超導(dǎo)領(lǐng)域的研究人員提供了一個(gè)全面的參考資料,非常及時(shí)和必要.最后,希望以此專題為契機(jī),激發(fā)國內(nèi)超導(dǎo)領(lǐng)域的同行對超導(dǎo)未來的發(fā)展開展廣泛的討論和思考,促進(jìn)我國超導(dǎo)研究事業(yè)全面發(fā)展.