2025年3月27日,国家自然科学基金委员会发布2024年度“中国科学十大进展”,中国科学院理论物理研究所/中国科学院大学苏刚、李伟,中国科学院物理研究所孙培杰和北京航空航天大学金文涛等联合团队的成果“发现自旋超固态巨磁卡效应与极低温制冷新机制”入选。
这项研究首次在固体物质中发现了自旋超固态存在的实验证据,并揭示了该物态可引起巨磁卡效应。通过磁场调控实现了亚开温区固态制冷,开辟了无氦3的极限制冷新途径。这一成果发现的新物态与新效应是极低温基础研究中的重要突破,有望为空间探测、量子科技等国家重大需求提供重要支撑。
2024年度第20届“中国科学十大进展”遴选活动由国家自然科学基金委员会主办,国家自然科学基金委员会高技术研究发展中心(基础研究管理中心)承办。该活动坚持由第三方推荐的原则,从700余项成果中,由基础研究领域的2700余位高水平专家学者、经过四轮严格评审选出,确保遴选结果的公正性和代表性。历年入选进展较为全面地记录了我国基础科学研究的重要成果,得到了社会各界广泛关注,已成为盘点我国基础研究领域年度重大科学成果的品牌活动。
专家解读称:
超固态是一种在极低温环境下涌现的新奇量子物态,于20世纪60年代末,由诺贝尔物理学奖得主A. Leggett等学者从理论上提出。超固态的独特之处在于同时具备固体与超流体的双重特性,并通过量子叠加效应共存于同一系统中。经多年研究,除冷原子气模拟实验取得进展外,在固体物质中尚未能寻觅到超固态存在的确凿实验证据。因此,在《科学》杂志创刊125周年之际公布的全世界最前沿的125个科学问题中,“固体中是否可能存在超流现象?如何实现?”被列为其中之一。
中国科学院理论物理研究所/中国科学院大学苏刚、李伟,中国科学院物理研究所孙培杰和北京航空航天大学金文涛等在三角晶格阻挫量子磁体磷酸钠钡钴中取得了重大突破。研究发现该阻挫量子磁体实现超固态的磁性对应,即自旋超固态。中子谱学给出了其固态序和超流序共存的证据,与理论预测高度符合,这是首次在固体材料中找到自旋超固态存在的可靠实验证据。
相关工作:Nature 625,270–275 (2024)
《自然》简报:Spin supersolid with giant magnetocaloric effect promises a new route to extreme cooling
相关链接:
国家自然科学基金委员会报道:发现自旋超固态巨磁卡效应与极低温制冷新机制
新华社报道:2024年度“中国科学十大进展”发布
中国青年报:重磅!2024年度“中国科学十大进展”发布