上世纪80年代末90年代初，中、美、日三国科学家的“超导大战”至今仍让人记忆犹新。在那场“大战”中，

突破禁区的铁基超导研究

如果有一天，超导又有新的突破，我相信一定有中国人的身影。

超导是20世纪最伟大的科学发现之一超导电性的简称，指的是某些材料在温度降低到某一数值以下时，电阻突然消失并且不能被磁场穿过的现象。这样的材料称为超导体，而这个温度称为超导临界温度，或超导转变温度。

令科学家困扰的是，超导体的转变温度不能超过40K（约零下233摄氏度），这个温度也被称为麦克米兰极限温度。

1986年，两名欧洲科学家发现以铜为关键超导元素的铜氧化物超导体的转变温度高于40K，因而被称为高温超导体。

2008年以来，在日本科学家发现铁砷化合物的超导性之后，以中国科学家为主发现了一系列新超导体，它们都是以铁为关键超导元素，转变温度可以到达40K以上。这些超导体统称为铁基高温超导体。

过去探索高温超导的人都怕铁，只要有铁，这个系统的临界温度就高不了。 赵忠贤告诉记者，铁基化合物由于其磁性因素，曾一度几乎被无数国际顶尖物理学家断言为探索高温超导体的禁区。

直到2008年2月18日，日本东京工业大学教授细野秀雄和他的合作者在《美国化学会志》上发表了一篇两页的文章，指出氟掺杂镧氧铁砷化合物在26K时即具有超导电性。

这个材料的结构和正常态的物理特点与我们长期以来的研究思路完全一致，能出现26K的超导性立刻引起了我们的共鸣。 据赵忠贤介绍，基于长期的相关研究，他们认为在某些有特殊自旋和电荷有序性质的层状结构体系中可能存在高温超导体，并一直不懈探索。此前，物理所就有几个小组研究有关材料的结构、磁学性质和超导性问题。

2008年3月初，物理所的一些研究人员认为：镧氧铁砷化合物不是孤立的，26K的转变温度也大有提升空间，类似结构的铁砷化合物中很可能存在系列高温超导体。

3月25日，正当国际物理学界对铁基超导体是不是高温超导体举棋不定时，中国科技大学陈仙辉研究组在SmO1-xFxFeAs体系常压下发现超导转变温度为43K的超导电性；3月26日，王楠林、陈根富也独立发现了41K的CeFeAs(O,F)新超导体。这些结果突破了传统超导的麦克米兰极限（40K），证明铁基超导体是除铜氧化物之外的又一类非常规高温超导体。这一发现在国际上引起了极大轰动，标志着经过20多年的不懈探索，人类发现了新一类的高温超导体。

基于多年积累和直觉，赵忠贤组采用轻稀土替换和高温高压合成技术高效制备了一大批不同元素构成的铁基超导材料并制作了相图，他们不仅率先使转变温度突破了50K，并发现了一系列50K以上的超导体，也创造了55K的铁基超导体转变温度纪录。国际物理学界认为这就形成了第二个高温超导家族。

在实验室里接连传出捷报的同时，理论物理学家们也在鏖战。

王楠林组从实验数据出发，猜测镧氧铁砷化合物在低温时有自旋密度波或电荷密度波的不稳定性。

为了进一步解开这个谜团，他们找到了作理论研究的同事方忠。当时方忠已经计算了镧氧铁砷化合物的磁性，并且得到了和猜测一致的不稳定性。

看到实验数据以后，方忠立刻作了更加细致的计算，排除了电荷密度波的可能性，作出了 条纹反铁磁序自旋密度波不稳定性与超导竞争 的判断。这一预言随后被物理所戴鹏程研究组和美国另一研究组的中子散射实验证实。在当前的铁基超导机理研究中，自旋密度波不稳定性同超导的关系已经成为最主流的方向。

如果以后再有更多的样品和数据诞生于中国，我们不必感到惊讶。 《科学》杂志一篇题为《新超导体将中国物理学家推到最前沿》的文章中指出， 中国如洪流般不断涌现的研究结果标志着在凝聚态物理领域，中国已经成为一个强国。