大陸科學家發佈無液氦極低溫製冷基礎研究重要突破

大陸科學家實現無液氦極低溫製冷基礎研究突破。圖爲科研人員挑選高品質鈷基三角晶格單晶樣品。（大陸央視）

大陸科學家實現無液氦極低溫製冷基礎研究突破。圖爲科研人員調試極低溫製冷平臺。（大陸央視）

大陸央視新聞用戶端11日報導，一個世紀之前，人類第一次將氦氣液化，從此利用液氦的極低溫製冷技術被廣泛應用。例如一些大科學裝置、深空探測、材料科學、量子計算等高技術領域。然而，低溫技術中不可缺少的氦元素全球供應短缺，有什麼方法可以不用氦元素實現極低溫製冷？中國科學院大學教授蘇剛、中國科學院物理研究所博士項俊森和研究員孫培傑、中國科學院理論物理研究所研究員李偉、北京航空航太大學副教授金文濤等人組成的聯合研究團隊通過多年研究，在近期實現了無液氦情況下極低溫製冷基礎研究的重要突破，這就爲破解大陸氦資源短缺的問題提供瞭解決方案。該科研成果北京時間1月11日在國際學術期刊《自然》發表。

超固態是一種在接近絕對零度（0開，也就是零下273.15攝氏度）時出現的量子物態，在超固態情形下，物質中的原子一方面呈現規則的排列，同時還可以在其間「無粘滯」地流動。超固態自20世紀70年代作爲理論猜測提出以來，各國科學家尚未在固態物質中找到超固態存在的可靠實驗證據。在這項研究中，大陸科研人員在一種鈷基三角晶格量子磁性材料中，首次發現了名爲「自旋超固態」的新奇物質狀態，得到了其存在的實驗證據。隨後科研人員利用該材料，通過絕熱去磁過程獲得了94毫開，也就是零下273.056攝氏度的極低溫，實現了無液氦極低溫製冷，並命名該效應爲「自旋超固態巨磁卡效應」。

中國科學院大學蘇剛教授介紹，比如我們把這次發現的材料放到磁場裡面，保持熱量不泄漏的情況下給它退磁，也就是把磁場去掉。慢慢地在降磁場的過程中，材料的溫度就會慢慢地降下去，最後就降到了94毫開（零下273.056攝氏度）。

據瞭解，極低溫製冷是大陸科研領域亟待攻克的關鍵核心技術之一。這次基礎研究的突破是國際上在實際固體材料中首次給出超固態存在的實驗證據。科研團隊未來的工作目標是繼續突破極低溫的極限，並在未來建成無液氦極低溫製冷機。極低溫製冷機可以爲例如超導量子電腦提供接近絕對零度的極低溫運行環境，並且在凝聚態物理、材料科學、深空探測等前沿技術領域廣泛應用。