作者: 桂运安 来源:中国科学报 发布时间:2021/12/25 21:30:29
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陈仙辉院士:量子材料支撑人类未来发展

 

12月23日,“Tech 7创新者新年报告会”在安徽合肥滨湖金融小镇召开,中国科学院院士、国家自然科学一等奖获得者、中国科学技术大学教授陈仙辉在报告会上表示,人类从石器时代、青铜时代、铁器时代走来,现在正处在硅基时代,未来支撑人类发展的将是量子材料。

“材料是所有制造业和核心器件的基础以及高技术支撑,新材料的发现将推动科学发现和技术进步,改变人类文明。”陈仙辉认为,当前摩尔定律效力受到挑战,新一代半导体材料如何发展是科学发展应该要解决的问题。超导体从1911年发现,到现在已有110年。作为一项重要的量子材料,超导体具备零电阻、完全抗磁性等特征,已5次10人获得诺贝尔物理奖,有望发展出新一代低功耗信息技术。

陈仙辉表示,超导体在4个方向表现出重要应用前景:

超导成为医学发展的重要技术支撑。超高场磁共振成像磁体在脑科学研究、早期脑部疾病、早期心脏疾病、早期癌症诊断等领域获得广泛应用,随着磁场强度的增大,其分辨率越来越高,符合超高场磁共振成像系统分辨率高的要求。

超导磁体成为高能量粒子加速器的关键。欧洲核子研究中心建造的大型强子对撞机(LHC)采用了1734个大型超导磁体,其中LHC使用了1200吨超导线,并利用130吨液氦提供磁体低温环境。新的高能量粒子加速器需要更高磁场的超导磁体,因为环形粒子加速器对撞能量等很多参数都与二极磁体场强成正比,而高温超导材料是进一步提高场强、控制造价的唯一选择。比如超导船舶推进电机效率高、体积小、重量轻、噪声小,是舰船推进的未来选择。

超导集成电路将成为后摩尔信息技术的重要方向。当前,半导体集成电路已进入亚十纳米技术节点,在速度、功耗与制造等方面都正遭遇发展瓶颈,基于超导逻辑和低温存储器的计算机可以解决功率、空间和冷却等高性能计算问题。

室温超导体成为超导领域物理学家们的最终理想。超导输电、超导限流以及大功率超导感应加热等技术,能够利用超导体高载流、低损耗特性实现节能降耗,尤其是超导输电技术低压大电流、传输损耗小、输电走廊占地少的特征,对城市规划以及“双碳”目标有重要作用。超导支撑的可控核聚变和室温超导体的实现成为科学家们解决能源问题的绝美之路。

“Tech 7创新者新年报告会”由中国科学技术大学长三角科技战略前沿研究中心与有关方共同发起,旨在链接科技和产业界人士,助力跑好前沿科技与未来产业创新的“两个一公里”。考虑疫情因素,该报告会陆续在上海、深圳、合肥和福州等地,以“线上+线下”的形式召开圆桌汇。

 
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