中国科学家在无液氦超低温制冷基础研究取得突破

小夏 科学 更新 2024-02-01

本文**[央视新闻客户端];

一个世纪前,氦气首次液化,此后,使用液氦的超低温制冷得到了广泛的应用。 例如,一些大型科学设施、深空探测、材料科学、量子计算等高科技领域。 然而,全球存在低温技术中不可缺少的氦气短缺,而没有氦气的极低温制冷又有什么途径呢? 由中国科学院大学苏刚教授、中国科学院物理研究所向俊森博士、孙培杰研究员、中科院理论物理研究所李伟研究员、北京航空航天大学金文涛副教授组成的联合研究小组,近日在极低通过多年的研究,无液氦的温冷,为我国氦气短缺问题提供了解决方案。研究结果于北京时间1月11日发表在国际学术期刊《自然》上。

超固态是在接近绝对零度(0 打开,即负 27315摄氏度),在超固态的情况下,物质中的原子一方面以规则排列出现,同时可以在两者之间“粘性”流动。自20世纪70年代超固态作为理论推测提出以来,世界各国科学家一直没有找到可靠的实验证据证明固体物质中存在超固态物质。 在这项研究中,中国研究人员首次在钴基三角晶格量子磁性材料中发现了一种称为“自旋超固体”的新物质状态,并获得了其存在的实验证据。 随后,研究人员使用该材料通过绝热退磁过程获得了94毫丝,或负273056摄氏度的极低温实现了无液氦的超低温制冷,其效果被命名为“自旋超固体巨磁卡效应”。

中国科学院大学苏刚教授介绍,例如,我们将这次发现的材料放入磁场中,进行退磁而不漏热,即去除了磁场。 慢慢地,在降低磁场的过程中,材料的温度会慢慢降低,最后会下降到94毫克(负273056摄氏度)。

据了解,超低温制冷是我国科研领域需要攻克的关键核心技术之一。 这一基础研究的突破,是国际上实际固体材料中存在超固态的首个实验证据。 研究团队未来的工作目标是不断突破极低温的极限,未来打造无氦超低温制冷机。 例如,低温制冷机可以为超导量子计算机提供接近绝对零度的极低温运行环境,并广泛应用于凝聚态物理、材料科学和深空探测等前沿技术。

央视记者 褚二佳 李军)。

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