據(jù)中國科學(xué)報道，5月15日，西湖大學(xué)特聘研究員林效團(tuán)隊(duì)攜手講席教授吳從軍團(tuán)隊(duì)以及北京理工大學(xué)準(zhǔn)聘教授王秩偉團(tuán)隊(duì)，在知名科學(xué)期刊《自然》上發(fā)布了他們的最新研究成果，為超導(dǎo)材料的研究領(lǐng)域帶來了重要突破。

這項(xiàng)研究首次報道了在單一超導(dǎo)器件、CsV3Sb5材料(簡稱CVS)中存在的零磁場超導(dǎo)二極管效應(yīng)和磁通量子化形成的超導(dǎo)干涉圖案。CVS作為一種籠目超導(dǎo)材料，其獨(dú)特的晶體構(gòu)型和電子結(jié)構(gòu)賦予了它豐富的物理性質(zhì)?；\目超導(dǎo)材料因其結(jié)構(gòu)上的周期性籠目排布以及超導(dǎo)電性，成為近年來科研人員關(guān)注的焦點(diǎn)。

超導(dǎo)電流，即在滿足特定溫度、磁場條件下，電流能夠無阻力地流動的現(xiàn)象，是超導(dǎo)體的核心特征之一。超導(dǎo)電流有可能被人類靈活操縱嗎?西湖大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在林效實(shí)驗(yàn)室博士后樂天的大膽猜想下，開始探索CVS材料在零磁場條件下是否具備二極管的特性。經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)驗(yàn)證，他們成功確認(rèn)了實(shí)驗(yàn)觀測到的零磁場超導(dǎo)二極管效應(yīng)的真實(shí)性，并揭示了CVS在超導(dǎo)態(tài)下時間反演對稱性破缺的現(xiàn)象。

在實(shí)驗(yàn)中，團(tuán)隊(duì)還觀察超導(dǎo)臨界電流隨磁場變化的周期性振蕩圖案。通過對CVS器件進(jìn)行反復(fù)的升降溫測量，他們發(fā)現(xiàn)零磁場超導(dǎo)二極管的極性以及超導(dǎo)干涉圖案會發(fā)生改變，該發(fā)現(xiàn)充分證實(shí)了超導(dǎo)疇的設(shè)想。

此次研究不僅首次揭示了超導(dǎo)材料CVS的一些未知特質(zhì)，還為未來籠目超導(dǎo)材料和超導(dǎo)量子電子學(xué)的研究提供了重要的實(shí)驗(yàn)證據(jù)和實(shí)驗(yàn)方向。

(圖片來源：攝圖網(wǎng))

技術(shù)價值觀察

超導(dǎo)材料產(chǎn)業(yè)鏈上游為礦資源，如釔、鋇、鉍、鍶、硼等金屬;中游是超導(dǎo)材料，如YBCO、BSCCO和MgB2等;下游是超導(dǎo)應(yīng)用產(chǎn)品，如超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)濾波、超導(dǎo)儲能以及超導(dǎo)發(fā)電機(jī)等。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)明星超導(dǎo)材料新性質(zhì)處于超導(dǎo)材料產(chǎn)業(yè)鏈的中游環(huán)節(jié)。

宏觀市場觀察

低溫超導(dǎo)在醫(yī)療磁共振MRI設(shè)備中應(yīng)用，高溫超導(dǎo)迎來規(guī)模商業(yè)化

按照超導(dǎo)體的臨界溫度，可以將超導(dǎo)體分為低溫超導(dǎo)體和高溫超導(dǎo)體。臨界溫度低于25K~30K(-248℃至-243℃)超導(dǎo)體為低溫超導(dǎo)體，臨界溫度高于25K~30K(-248℃至-243℃)為高溫超導(dǎo)體。

低溫超導(dǎo)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)以及起步較早，已在醫(yī)療等特殊領(lǐng)域開啟應(yīng)用，MRI是當(dāng)前低溫超導(dǎo)技術(shù)最主要的應(yīng)用領(lǐng)域。高溫超導(dǎo)材料因?yàn)榕R界溫度的提高，可以在液氮環(huán)境中工作，高溫超導(dǎo)技術(shù)在超導(dǎo)線纜(電網(wǎng))、可控核聚變、高溫超導(dǎo)感應(yīng)加熱設(shè)備等下游領(lǐng)域展開了規(guī)?；虡I(yè)應(yīng)用，并且呈現(xiàn)加速放量。

TOP10專利總量及趨勢：皇家飛利浦電子股份有限公司奪得桂冠

全球超導(dǎo)行業(yè)專利申請數(shù)量TOP10申請人分別是皇家飛利浦電子股份有限公司、中國科學(xué)院電工研究所、西南交通大學(xué)、國家電網(wǎng)公司、中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所、中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究所、西部超導(dǎo)材料科技股份有限公司、通用電氣公司、上海聯(lián)影醫(yī)療科技股份有限公司以及清華大學(xué)。

其中，皇家飛利浦電子股份有限公司超導(dǎo)專利申請數(shù)量最多，為648項(xiàng)。鞍鋼股份有限公司排名第二，其超導(dǎo)專利申請數(shù)量為561項(xiàng)。

注：未剔除聯(lián)合申請數(shù)量。

趨勢方面自，2010-2011，皇家飛利浦電子股份有限公司申請量波動幅度較小，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究所增幅較大。

需求端：超導(dǎo)技術(shù)在各行業(yè)的發(fā)展中有著重要的研究和開發(fā)價值

超導(dǎo)材料是一項(xiàng)具有遠(yuǎn)大戰(zhàn)略意義的高新技術(shù)，可以廣泛用于電子通信、醫(yī)療設(shè)備、交通運(yùn)輸、電力能源等領(lǐng)域，其中超導(dǎo)技術(shù)在MRI、超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)電纜等產(chǎn)品開發(fā)中均已成功應(yīng)用?？梢钥闯?，超導(dǎo)技術(shù)在各行業(yè)的發(fā)展中有著重要的研究和開發(fā)價值。

我國的超導(dǎo)技術(shù)在電力及能源的主要應(yīng)用集中在超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)變壓器等產(chǎn)的技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用。超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)主要應(yīng)用在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域的技術(shù)主要是超導(dǎo)磁體技術(shù)，主要應(yīng)用在核磁共振等方面。在通信領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用于無線通信網(wǎng)的建設(shè)中，充分發(fā)揮其優(yōu)勢。

中國超導(dǎo)技術(shù)賽道熱力圖

根據(jù)產(chǎn)業(yè)熱力圖顯示，目前超導(dǎo)關(guān)鍵技術(shù)強(qiáng)相關(guān)的城市集群主要集中在西北、長三角和粵港澳大灣區(qū)，尤其是廣東省成為重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域。這些城市群已投入大量政策、資金、環(huán)境和人才資源用于超導(dǎo)研發(fā)，成為潛在的超導(dǎo)技術(shù)發(fā)展中心。根據(jù)熱力圖的分布，粵港澳大灣區(qū)有極大的可能性成為超導(dǎo)技術(shù)的先導(dǎo)區(qū)域。重點(diǎn)關(guān)注廣東省廣州市天河區(qū)、陜西省西安市雁塔區(qū)、廣東省深圳市福田區(qū)等地的相關(guān)企業(yè)，以及這些地方對超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的投資環(huán)境和潛力市場。

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