国家自然科学奖推荐书-中国科学院物理研究所.doc

国家自然科学奖( 2016 年度) 新型量子功能材料和高压效应研究二、推荐单位意见 （推荐不填此） 中国科学院 通讯地址 北京市西城区三里河路52号 100864 联 系 人 李陛 010 电子邮箱 libi@cashq.ac.cn 传 真 010 推荐意见： 本项目围绕新型超导材料探索和压力效应开展了创新研究包括： 1、发现和命名了铁基超导“111”体系：在电荷库基元设计基础上结合高压合成条件，发现和命名了铁基超导重要体系之一的“111”体系，“111”体系成为不同于“1111”体系和“122”体系的一个全新铁基超导体系。 2、发现了加压诱导的拓扑化合物超导现象：对典型的三维拓扑绝缘体Bi2Te3加压增强结构团块基元耦合，同时保持表面态非平庸拓扑属性，发现了压力诱导的Bi2Te3超导现象。 3、发现提高铜基超导温度新方法：提出铜氧化物高温超导体顶角氧掺杂机制及顶角氧有序化联合调控高温超导新概念，运用高压高温合成发现了具有单层CuO面最高超导转变温度98K的(Sr,Ba)2CuO3+δ超导体；突破了对给定结构通过改变载流子浓度提高铜氧化物超导转变温度的传统观念。 以上工作引发国际上200多个实验室开展跟踪拓展研究，8篇代表性论文SCI他引800余次，研究工作得到Rev.Mod. Phys.、Nature, Nature Physics, Nature Materials, Science, Advances in Physics, Physics Today, Rep Prog. Phys,等著名国际期刊以及美国物理学会APS March Meeting、超导材料和机理(M2S)、高压科学和技术(AIRAPT)大型重要国际会议邀请报告引用和评述。国际会议邀请报告30余，授权发明专利2项，主要完成人以本项目工作为主当选美国物理学会会士，并荣获叶企孙物理奖等奖项。 经审查确认推荐材料真实有效。 推荐该项目为国家自然科学奖 二 等奖。 声明： 法人代表签名： 推荐单位（盖章） 年 月 日 年 月 日 三、项目简介 本项目属于凝聚态物理学科领域，现代科技的发展将超导研究推向物质科学前沿，透过复杂表象提炼引发超导的要素、探索提高超导温度的新机制、拓展超导演化新路径是超导研究的重大科学难题。解决这些难题最有效措施之一，就是设计研制组分简单的结构，能凸显这些要素、机制和路径的新超导体。作为决定物质状态的基本参量，压力可以形成常规条件难以实现的全新超导结构和演化，对超导研究而言，压力尤其可以有效避免、调控和抑制化学掺杂引入的无序负效应。本项目针对铁基、铜基和拓扑超导材料前沿，运用高压合成和调控进行了几类结构组分简单的新超导体探索和原创研究，主要科学发现包括： 1、发现并命名了铁基“111”超导体系， “111”体系是一个全新的铁砷超导体系，是国际公认的铁基超导主要体系之一； 和此前掀起铁基超导热的“1111”及“122”体系相比，“111” 体系具有几个突出特点（I）无需化学掺杂即可呈现超导，排除了无序等非本征因素干扰；(II) 结构简单，易于提炼铁基超导的基本要素；（III）解离面无极性，保证了表面和体态电子结构严格一致；“111”体系因此成为研究铁基超导本征物性的理想结构，比如“111”体系主要成员LiFeAs呈现无费米面嵌套的重要特征，表明在此前体系普遍存在的嵌套结构并非形成铁基超导的必要条件，扭转了基于嵌套现象对铁基超导的流行认识，引发铁基超导机理研究重大进展。这个由我国科学家独立发现的第1个铁基超导体系迅速得到国际同行全面跟进拓展，发现“111”体系的文章单篇他引613次，有31个国家和地区250余个研究单位开展了针对“111”体系的广泛深入研究，“111”体系的发现引发了铁基超导新一波研究热潮。 2、拓展了能显著提升铜基超导体温度(Tc)的新路径，通过高压高温合成同时优化了载流子浓度和掺杂序，揭示了提高顶角氧有序度对提升Tc的重要促进效应。以上机制突破了长期束缚铜基超导温度的掺杂无序瓶颈，由此发现了结构组分简单的(Sr,Ba)2CuO3+?超导体系，它在常压的Tc高达98K，对比结构相同经典的La2CuO4体系（第1个铜基超导体但只能优化载流子浓度），Tc提升1倍以上，剑桥大学团队以这个“非同寻常”的发现作为设计具有应用前景高Tc铜基超导体的范例。 3、发现了压力能促成拓扑化合物超导的新现象，在典型拓扑化合物的非掺杂母体相Bi2Te3观察了压力诱导的超导宏观量子凝聚，在国际上首次实现了对拓扑量子