他的这门手艺,让Nature惊呼“绝技”!

本文转自:中国科学报
作者 | 韩扬眉
他的这门手艺,让Nature惊呼“绝技”!
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金魁的实验室在一楼拐角第一间 。
打开门 , 一个“蒸汽朋克”般的科技世界跳入眼中—— 一台复杂而庞大的精密仪器 , 占据了50多平方米的房间的一半 。
站在它面前 , 金魁充满期待 , 也感受到了巨大压力 。
那是2012年 , 31岁的金魁回国被聘为中国科学院物理研究所(以下简称中科院物理所)特聘研究员 , 他把自己所有的人才经费投给了面前的这台仪器 。对于他即将开展的工作来说 , 从国外定制的这台仪器是核心之一 。
他很清楚通过这台仪器想要解决的科学问题——利用材料基因的技术 , 加速高温超导定量化物理规律的探索 。
但怎么做?考虑现实情况 , 能否在5年至10年内实现目标?对此金魁心里还是有些忐忑 。
直到今年2月17日 , 金魁总算暂时松了口气 。
他带领团队在这台仪器上开发了材料基因技术——“连续组分超导单晶薄膜制备及跨尺度表征技术” , 并利用该技术揭示了30年未解的高温超导定量化物理规律 。
该成果在《自然》杂志上刊发 。
“绝技”(Tour de force)——两位国际审稿人不约而同地给出了这一高度评价 。
金魁也受邀在今年的美国物理学会三月会议上做报告 。
他的这门手艺,让Nature惊呼“绝技”!
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金魁(中)与学生讨论实验 。李子峰摄
让美国导师摇头的想法他在国内实现
高温超导研究已有110多年历史了 , 至今仍是物理学界最重要的前沿问题和最难攻克的科学问题之一 。
其中 , 高温超导的机理是未解的跨世纪“谜题” , 解决这个难题的关键是找出重要物理量之间的关系 , 并定量化表达 。
而找到一个重要规律 , 往往需要几年甚至几十年时间 , 也面临着实验精度的重大挑战 。
2011年 , 美国提出了“材料基因组计划” , 意在通过使用计算能力、数据管理和新的综合性实验方法 , 使材料物性研究和应用的效率更高 。
这在材料、能源等领域得到广泛关注 。
那时 , 金魁在美国马里兰大学从事博士后研究 , 跟随两位导师分别开展高温超导和材料基因方法学探索研究 。
寻找规律 , 或许能从一类关键的高温超导体系La2-xCexCuO4(LCCO)中找到答案 。
LCCO是唯一覆盖全超导掺杂区的电子型高温超导体系 , 但只能以单晶薄膜的形式稳定存在 。
于是 , 他首先获得了系列高质量单组分LCCO超导单晶薄膜 , 通过单晶薄膜成功获得了完整的相图 , 并从该图中发现了高温超导两个关键物理量——奇异金属(如线性电阻)与高温超导转变温度存在定性联系 。
这项成果2011年刊发于《自然》杂志 。
2012年 , 金魁即将结束博士后研究 , 他想回国后继续发展新一代高效率材料基因技术 , 并融入高温超导研究中 。
当他跟导师们分享这个想法时 , 导师们摇摇头 , 觉得“very tough”(非常难) 。
2012年12月25日 , 金魁回了北京 。第二天 , 他正式入职中科院物理所超导国家重点实验室 。“回到超导实验室 , 就是要攻下难题 。”
难题是如何找到奇异金属与高温超导转变温度定量化的关系 。
唯一也是最好的办法 , 是在合成材料中不断地“试” 。
“相当于配一服中药 , 调试合适的配方 。”金魁解释道 。