铁基超导体发现时间及其超导临界温度｜罗会仟著《超导“小时代”》

研究高温超导很前沿，也很难。还好，有一个简单的第一步，烧炉子。对于我们做超导材料研究的人来说，首先要学会“炒菜”，把各种元素混在一起，形成想要的化合物。为确保得到那个化合物，需要借助不同的炉子，比如，箱式电炉、管式电炉、立式电炉，还有更复杂的叫做提拉炉、布里奇曼炉等。这些炉子五花八门，参数不一，不同的材料采用不同的炉子。

读博五年，我有四年都在烧一个叫做移动光学浮区炉的炉子。这是一种高级的炉子，名字也挺复杂，需要用光加热。移动光学浮区炉有一个反射镜，反射镜上方有一个灯泡，把光聚焦在容器里原材料的某个点上，这一点的温度会变得很高，可以熔化原材料。再缓慢地移动，熔化的材料就会降温结晶。

移动光学浮区炉｜中科院物理所SC1组

一根根棒子就是长出来的晶体 | 罗会仟供图

这个过程看似简单，却很漫长。因为不同的超导材料的生长速度不同，有些晶体（即超导材料）需要整整一个月的时间才能长出来。这段时间，我们需要24小时监控它的状态，因为需要随时调整参数，这样才能长出我们想要的样子来。万一哪个参数不对，晶体生长就有可能停止，更严重的情况，还有可能发生危险。这就是做超导研究的第一步，通过烧炉子获得实验样品。

对于高温超导体来说，有两个非常重要的相互作用，第一是电的相互作用，第二就是磁性相互作用。它们两者合并在一起产生了超导这个现象。就像冰箱里塞了一头猛犸象和一头大象，超导相当于两个庞然大物脚下的一只小老鼠。这个超导虽小，但却很厉害，就像下图中，凭小老鼠的力量就能将冰箱门关上一样。我们研究的就是小老鼠关门这一个过程是怎样实现的，也就是，在材料里面，电和磁的相互作用是怎样实现超导的。

高温超导体中的两大相互作用｜

我做的实验叫做中子散射，用中子探测材料的磁性。中子散射实验对样品的需求量极大，如果常规实验的需求在毫米或者毫克量级，那我的实验需要的是厘米或克量级的样品。我们曾使用2200片样品来完成一次实验，这也成为了一个世界纪录。