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新材料新现象带来无数可能 剑指诺奖级成果

发布时间：2015/10/12 0:06:40

      物理学研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物质*基本的运动和相互作用规律，因此成为其他各自然科学学科的重要研究基础之一。

中国科学院物理所副研究员罗会仟在接受《中国科学报》记者采访时，以他对凝聚态物理的认识为契机，展望了未来的物理学发展趋势。

凝聚态物理的新近突破

从凝聚态物理领域来看，罗会仟以一个基层普通科研工作者的视角对近十年来的突破作了大致的介绍。

*为公众所熟悉的，莫过于新能源材料方面的重要进展，比如锂离子、钠离子、铝离子等各种固态电池的发现，使电池寿命和储能效率更高。

磁学方面，有各种多铁材料的发现和研究，在自旋冰材料中寻找到磁单极子准粒子，各种新型磁记录和磁存储材料的发明等。

超导方面，近些年来铁基超导材料的发现和研究，开启了高温超导的另一扇大门，为超导应用和机理研究提供了近千种新材料。

表面物理方面，物理学家把拓扑学的概念引入到凝聚态物理研究当中，从理论上成功预言三维拓扑绝缘体的存在并在随后被实验验证。

纳米物理方面，各种零维量子点、准一维纳米线、二维纳米烯等新材料不断发现，基于这些材料做出的功能器件，在电子学、光学、磁学、生物学和医学等领域上得到了非常重要的应用。

如何受益于新兴科技

“各种新材料和新物理现象的发现正为未来世界的应用带来无数潜在可能性。”罗会仟表示。

比如多种超导材料的发现意味着可能制备更大临界电流密度或者更低成本的超导线缆，实现无损耗远距离输电。这些超导材料具有的丰富物理性质意味着超导元器件的多样性。

固体材料里面发现的各种新的准粒子形式，例如磁单极子和外尔费米子等，意味着可能采用这些新的电磁输运形式实现全新概念的电学元件，实现低能耗高效率电器。

多种纳米功能材料的出现让生活中各种用品都具有纳米神技，比如石墨烯做成薄膜“保护壳”，可以让手机甚至汽车耐磨耐摔抗撞。

未来会出现哪些诺奖级的成果

在罗会仟看来，一项科学研究工作是否有用，需要看它的应用是否对人类社会产生重大影响，这也许要放到一百年的尺度上来看。按照诺奖的评价体系，如果期待近些年获诺奖，得看五十年前左右作的研究是否超越了那个时代，并且是否对如今的社会产生深远的影响。但是，由于历史原因，这种工作在60年代的中国是极其稀有的。

现今，中国的基础研究已大不相同，在凝聚态物理领域，中国科学家取得了许多*的重要进展，如铁基高温超导的研究、量子反常霍尔效应的发现和外尔费米子的发现。但人们必须清晰地认识到，这些工作尚待时间来评价，无论是否为诺奖级或能否拿到诺奖，还要看未来是否真的能对世界产生重大影响。但不可否认的一个趋势是，随着中国基础物理研究的投入迅速增加和大批*人才的培养，中国取得诺奖的沃土逐渐形成，未来必将涌现出一大批世界前沿研究成果。有了良好的研究环境和前沿的研究团队，获得诺奖会是水到渠成的事。