超導及其應用專題編者按

1911年荷蘭科學家Heike Kamerlingh Onnes首次在金屬汞中發現超導現象以來,超導作為人類發現的第一個宏觀量子現象已經有百余年的研究歷史.在這百余年的時間里,人們對傳統的低溫超導材料的認識及應用已經取得了巨大的成就,尤其是關于其超導機理的BCS理論的建立極大地推動了凝聚態物理的發展.在銅氧化物高溫超導體發現后的近三十余年里,源于對其機理的研究開辟了基礎物理新的領域,也為超導體的應用帶來了新的技術.然而,非常規高溫超導機理的研究和高臨界參數的新超導體的探索仍面臨許多挑戰.

20世紀80年代,銅氧化合物高溫超導體的發現為超導研究開辟了一個全新的領域,在全世界范圍內掀起了高溫超導研究的熱潮.以趙忠賢院士為代表的中國科學家在銅氧化物高溫超導體研究領域做出了重要貢獻,為我國在國際超導界贏得了一席之地.因銅氧化物高溫超導體的發現,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” (“Woodstock Festival”).在這次會議上,趙忠賢先生作為會議特邀的五個科學家之一代表我國介紹了工作,確立了我國在高溫超導研究領域中的重要國際地位.當時,以趙忠賢先生為代表的老一輩科學家在高溫超導研究中取得的成績激勵了國內一大批年輕人(也包括筆者和本專題中許多文章的撰寫人)從事超導相關的研究,這批“年輕人”現在也大多成為了我國在超導研究領域的中堅力量.多年來,國家對基礎研究持續投入,超導研究的基礎條件有了長足的進步.同時,培養了一批在超導研究領域中具有國際影響力的學者,我國的超導研究也逐漸走到了世界的前列.2008年,趙忠賢先生和經歷銅氧化物高溫超導研究培養出來的中堅力量齊心協力,在鐵基高溫超導體的研究中再次取得重大突破,引領了高溫超導研究的第二次“熱潮”,實現了我國在高溫超導研究領域的全面趕超.

在經歷了兩次高溫超導研究的“熱潮”之后,超導研究領域又面臨著新的思考,未來超導研究將如何發展,這是擺在超導研究人員面前一個必須回答的問題.這使我想起了早在1986年銅氧化物高溫超導體發現之前,《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年兩次非常規高溫超導體研究中取得的成績和地位.我們應該有前瞻性的思維和布局,超導作為一種宏觀量子現象,非常規高溫超導的物理機理還沒有完全解決,這不但需要理論物理學家的努力,也需要實驗物理學家和材料科學家的齊心協力.在未來的若干年里,這一領域仍然是超導研究的重心之一,高溫超導體新材料的發現是極可能實現重大突破的方向.在應用方面,超導材料已經被廣泛地應用于我們的生活、科研和生產等許多方面(如： 醫院核磁共振成像、大科學裝置和實驗室的各種超導磁體等),尤其是高溫超導體已開始得到應用,如超導電磁感應加熱應用于鋁錠的加工和電網限流器等.超導材料的廣泛應用將會極大改善我們人類的生活品質,大力開展超導應用領域的研究將是未來超導研究的另一個重要方向.此外,超導體還具備許多特殊的“新性質”,例如拓撲超導被視為實現未來量子計算的重要方案之一.超導體的這些“新性質”也將在未來有重要的發展,這些“新性質”的潛在應用可提供相關的超導解決方案,從而實現一些核心技術方面的突破,對其開展研究是未來超導研究的又一重要方向.

為進一步促進我國在超導研究領域的發展,作為我國中文物理類學術期刊中影響面最廣、影響力最大的刊物,《物理學報》組織出版了“超導及其應用”專題.本專題針對上述超導研究方向,邀請了相關領域國內有代表性的學者進行專題評論,很好地梳理了相關方向的近期進展,內容緊貼當前的研究前沿,為我國超導領域的研究人員提供了一個全面的參考資料,非常及時和必要.最后,希望以此專題為契機,激發國內超導領域的同行對超導未來的發展開展廣泛的討論和思考,促進我國超導研究事業全面發展.