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中国40年来40项标志性重大科技大突破....

2020-02-11 08:34:00 | 来源: | 参与: 0 | 作者:钛金士

  40年来40项标志性重大科技成果,

  一 面向世界科技前沿(15项)

  1 高温超导体研究

  超导电性指某些材料在其临界温度以下表现出电阻为零和完全抗磁性的现象,相应的材料称为超导体。临界温度高于传统理论认为的“麦克米兰极限”(40K)的超导体被称为高温超导体。探索和发现新型高温超导体特别是液氮温区以上的超导体并研究其物理机制是各国科学家们长期追求的目标。

  1987年,物理所在铜氧化物超导体的研究中作出重大贡献,独立发现液氮温区铜氧化物超导体,并首次在国际上公布其元素组成为Ba–Y–Cu–O。获1989年度国家自然科学奖一等奖。

  2008年,中国科大和物理所在铁基超导体研究方面先后在国际上首次突破麦克米兰极限温度,分别发现43K的SmFeAsO1-xFx超导体、41K的CeFeAsO1-xFx超导体和系列50K以上的REFeAsO1-xFx及REFeAsO1-x(RE=稀土元素)超导体,并创造55K的超导体临界温度纪录。确定铁基超导体为新一类高温超导体,并在物理性质研究方面取得重要成果,具有潜在应用价值。获2013年度国家自然科学奖一等奖。

  中科院在国际上仅有的两次高温超导研究重大突破,都作出先驱性和开创性贡献,在该领域多个方面发挥引领作用,持续推动国际高温超导研究发展。

  二,拓扑物态领域系列研究

  物理所在拓扑物态领域取得一系列国际领先的研究成果。2009年,理论发现Bi2Te3、Bi2Se3、Sb2Te3族三维拓扑绝缘体,并获实验验证,成为最为广泛研究的拓扑绝缘体材料体系。2010年,理论提出Cr或Fe磁性离子掺杂的Bi2Te3等拓扑绝缘体薄膜是实现量子反常霍尔效应的最佳体系,获2011年度中国科学院杰出科技成就奖。2013年,与清华大学合作在世界上首次实验观测到“量子反常霍尔效应”,验证了理论方案。2012—2014年,理论预言并实验发现了两个狄拉克半金属Na3Bi和Cd3As2,将凝聚态中电子态的拓扑分类从绝缘体推广到半金属,发现新物态——拓扑半金属态。

  2015年,理论预言TaAs家族材料是外尔半金属,并首次实验证实了其中手性电子态——外尔费米子的存在。该研究被英国物理学会《物理世界》评为“2015年十大突破”,被美国物理学会《物理》评为“2015年八大亮点工作”。2018年1月,入选美国物理学会《物理评论》系列期刊诞生125周年纪念论文集,是收录的49项重要科学成就中唯一来自中国本土的工作。

  2017年,理论预言并首次实验发现了三重简并点半金属WC家族材料,发现其中的三重简并费米子型准粒子激发,为在凝聚态物质中探索非常规费米子激发提供了新思路、新方法。

  2018年,首次在铁基超导体铁碲硒材料中发现拓扑超导表面态,并在该材料中发现零能的马约拉纳束缚态,对构建稳定的、高容错、可拓展的未来量子计算机的应用具有重要意义。

  三, 粒子物理与核物理研究

  中科院依托相关国家重大科技基础设施并牵头重大国际合作,在强子物理、核物理、中微子物理、高能量前沿等方面取得一系列具有国际影响力的科学成果。

  1990年以来,高能所依托北京正负电子对撞机(BEPC)、北京谱仪(BES)实验精确测量了τ轻子质量及R值,发现了X(1835)新粒子。2013年,北京谱仪Ⅲ实验发现“四夸克物质” Zc(3900),是对传统夸克模型中物质只含2个或3个夸克的重大突破,在美国物理学会《物理》评出的当年度物理学领域11项重要成果中位列榜首。

  1992年,利用兰州重离子研究装置,上海原子核所(现“上海应物所”)获得了新核素铂-202,这是中国科学家首次合成的新核素。20世纪90年代以来,近代物理所合成了34种新核素,首次高精度测定一批短寿命原子核质量,建成国际核质量数据评估中心。这些新核素的产生是中国科学家在远离稳定线核的合成和研究中取得的重大成果。

  2011年,上海应物所在参加RHIC-STAR核物理国际合作研究中,与美国科学家合作,为首次发现迄今最重的反物质粒子——反氦核,发挥关键作用。

  2012年,由高能所牵头的国际合作研究团队在大亚湾反应堆中微子实验发现中微子振荡新模式,精确测得中微子混合角θ13值,标志着我国中微子实验研究从无到有步入世界前列。该成果入选美国《科学》 2012年十大科学突破,获2013年度中国科学院杰出科技成就奖、2016年度国家自然科学奖一等奖、2016年度国际基础物理学突破奖。

  由高能所牵头的中国研究团队在2012年欧洲核子中心大型强子对撞机国际合作实验中,为发现希格斯粒子及其性质研究作出了直接贡献。

  四,有机分子簇集和自由基化学研究

  物理有机化学是有机化学的理论基础,主要涉及结构、介质和化学特性、物理特性之间的关系。上海有机所经过近20年努力,围绕物理有机化学前沿领域两个重要方面——有机分子簇集和自由基化学,进行深入系统的研究。获2002年度国家自然科学奖一等奖,填补该奖项此前连续4年的空缺。

  有机分子簇集和自卷研究成果,对在分子水平上理解某些生命现象及设计治疗动脉粥样硬化疾病的药物具有重要理论启示。自由基化学研究建立了当时国际上最完整、最可靠的反映取代基自旋离域能力的参数,被国际同行认为是里程碑式的工作。这两个方面涉及有机化合物的结构效应和介质效应,是物理有机化学研究的核心内容之一。

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