“南京大学超导物理与材料研究中心”于2011年6月3日在南京大学成立,它的成立标志着南京大学在超导物理和材料研究方面已经具有一块重要基地。本中心将成为南大凝聚态物理方面与外界学术交流的一个重要窗口,实现理论和实验的融合,成为国际上超导研究的一个重要基地,推动超导物理和材料科学研究的进展。

        本中心目前和即将具备的一些方向

  • 非常规超导物理和材料研究
  • 超导理论研究
  • 基于Jesephson结的的量子计算研究
  • 超导体混合态物理和磁通物质态性质研究
  • 谱学研究手段研究超导机理问题:扫描隧道谱仪(STM/STS)、角分辨光电子谱(ARPES)、核磁共振(NMR)、中子散射(neutron scattering)、光电导谱(optical)、时间分辨超快谱、界面超导电性等等。

(1)超导研究的意义和中心成立背景情况介绍

        超导科学是当代凝聚态物理中最重要的研究领域之一。这主要是因为两方面原因,首先,超导展示了凝聚态物质中电子系统完美的量子凝聚现象,具有丰富的科学内涵,仍然有很多重要的未被揭示的科学规律;另外,由于超导体的诸多优点,可广泛用于能源、信息、交通、仪器、医疗、国防、重大科学工程等方面,将会对国民经济和人类社会的发展产生巨大的推动作用。

        超导现象蕴含丰富的物理,它是多电子系统发生量子凝聚以后的现象。最初基于电子-晶格相互作用而导致电子配对的超导图像,即BCS物理图像已经过去了六十余年,在解释很多新型超导体,如铜氧化物,铁基和重费米子超导体等,这个图像均遇到了麻烦。超导的基础理论和对配对机理的理解也面临着重大突破,给人们探询到新的高温超导体带来契机。

        超导作为21世纪的战略高技术被发达国家所重视。未来电力工业变革的重要方案之一是依赖于高临界参数超导体的应用基础问题研究。利用超导体的基本特性是一项引发未来电力工业变革的高新技术;同时能够开发出很多达到量子极限的精密测量手段,如精密测量磁场的超导量子干涉仪,作为一种宏观量子态现象,被应用于未来量子计算和量子通讯的载体,可以被用来开发新一代超高灵敏的滤波器等等。

(2)超导学科的重要性和国内外情况分析

        超导学科作为凝聚态物理和低温物理的一个重要交叉分支学科,对于一个综合性大学的发展是不可或却的。鉴于超导学科在基础理论和应用上的重要意义,世界各发达国家均投入大量的人力、物力开展研究。在美国、日本和欧洲,一些著名的一流大学,都集聚优势,形成超导物理和材料研究中心。具有代表性的有美国的哈佛大学,斯坦福大学,麻省理工学院,普林斯顿大学等;日本有东京大学,东京工业大学,大阪大学,东北大学等。此外,一些国家级的研究机构中也具有很强的超导研究力量,如美国的Brookhaven国家实验室、Oak Ridge国家实验室、Ames国家实验室、Los Alamos国家实验室、Lawrence Berkeley国家实验室、佛罗里达强磁场国家实验室、Argone国家实验室等。国内的一些研究机构和大学也正在迅速建立和扩大超导研究队伍,如中科院物理所、清华大学物理系、北京大学物理系、复旦大学物理系、中国科技大学物理系、浙江大学物理系等。国内以超导材料、物理和应用为研究对象的中心更是在10个以上,如北京大学应用超导中心、清华大学应用超导材料中心、浙江大学国际量子材料研究中心,中科院上海微系统所正在筹备成立上海超导研究中心等。

(3)中心的努力方向

  • 具有学科方向的影响力,以优秀团队的力量和形象出现在国内外学术界,争取国家重大科研项目,使南京大学的超导研究实力迅速提升;
  • 协调内部科研工作的开展和促进交叉合作,提高科研产出效益,避免仪器购置重叠和浪费;
  • 大力促进高水平科学家的来访和学术交流;
  • 促进超导和强关联电子系统研究领域年轻人的培养;
  • 吸引拔尖年轻人才加入南京大学的超导研究队伍。

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