Nature發(fā)文：為無液氦極低溫制冷提供新方案

一個世紀(jì)之前，人類第一次將氦氣液化，從此利用液氦的極低溫制冷技術(shù)被廣泛應(yīng)用。例如一些大科學(xué)裝置、深空探測、材料科學(xué)、量子計算等高技術(shù)領(lǐng)域。然而，低溫技術(shù)中不可缺少的氦元素全球供應(yīng)短缺，有什么方法可以不用氦元素實現(xiàn)極低溫制冷?中國科學(xué)院大學(xué)蘇剛教授、中國科學(xué)院物理研究所項俊森博士和孫培杰研究員、中國科學(xué)院理論物理研究所李偉研究員、北京航空航天大學(xué)金文濤副教授等人組成的聯(lián)合研究團隊通過多年研究，在近期實現(xiàn)了無液氦情況下極低溫制冷基礎(chǔ)研究的重要突破，這就為破解我國氦資源短缺的問題提供了解決方案。該科研成果北京時間1月11日發(fā)表于Nature。

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超固態(tài)是一種新奇量子物態(tài)，兼具固體和超流體的特征。超固態(tài)自上世紀(jì)七十年代作為理論猜測提出以來，除了冷原子氣的模擬實驗外，人們一直尚未在固態(tài)物質(zhì)中找到超固態(tài)存在的可靠實驗證據(jù)。

最近，中國科學(xué)院大學(xué)蘇剛教授、中國科學(xué)院物理研究所項俊森博士和孫培杰研究員、中國科學(xué)院理論物理研究所李偉研究員、北京航空航天大學(xué)金文濤副教授等組成的聯(lián)合研究團隊，在鈷基三角晶格量子磁性材料中，通過理論和實驗研究緊密結(jié)合，證實了阻挫量子磁體中超固態(tài)(自旋超固態(tài))的存在。這是在實際固體中首次給出超固態(tài)存在的實驗證據(jù)。隨后，他們發(fā)現(xiàn)在自旋超固態(tài)量子臨界點附近，該材料具有巨大的磁熵變，引起巨磁卡效應(yīng)，又通過絕熱去磁過程獲得了94 mK的極低溫，實現(xiàn)了亞開溫區(qū)無液氦極低溫制冷。該效應(yīng)被稱為自旋超固態(tài)巨磁卡效應(yīng)。

這一新物態(tài)與新效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)是基礎(chǔ)研究的一項重大突破，也為我國在深空探測、量子科技、物質(zhì)科學(xué)等尖端領(lǐng)域研究的極低溫制冷難題提供了一種新的解決方案。相關(guān)研究成果北京時間1月11日發(fā)表于Nature。

(關(guān)鍵字：制冷)