哈佛科學家在高壓物理學領域的重大突破
哈佛大學的科學家們在高壓物理學方面取得了令人矚目的進展,他們採用創新方法,成功開發出一種在極端條件下直接成像超導材料的工具,推動了超導氫化物領域的新發現。在極高壓力下,氫展現出了異常特性,理論上認為當氫受到超過一百萬倍大氣壓的擠壓時,可能會轉變成金屬,甚至演變成超導體。科學家們一直期待了解並利用這些超導富氫化合物進行實際應用,但由於這些材料在極大、持續壓力下的行為具有挑戰性。
哈佛大學的研究人員在《自然》雜誌上發表了一篇引人注目的文章,詳細介紹了他們如何將量子技術融入標準壓力感應裝置中,以直接讀取受壓材料的電學和磁學特性。這一工具的創造性應用,為測量和成像高壓下氫化物超導體的行為提供了可能。物理學教授Norman Yao 09博士表示:“超導氫化物領域一直存在一些爭議,部分原因在於高壓下的測量技術相當有限。問題在於你無法簡單地插入感測器或探針,因為一切都是封閉的,而且壓力極高。這造成了從裝置內獲取區域性資訊的極大困難。因此,迄今為止沒有人真正觀察到單個樣品中超導性的雙重特徵。”
為了克服這一難題,研究人員設計並測試了一項巧妙的改進:他們將一層薄薄的感測器直接整合到金剛石砧表面上,該感測器利用金剛石自然存在的缺陷製造而成。藉助這些名為氮空位中心的有效量子感測器,在樣品受壓並進入超導區域時,他們能夠對室內區域進行成像。為了驗證他們的概念,他們選用了氫化鈰這一材料,因為在約一百萬大氣壓下,氫化鈰已知會轉變為超導體。
超導材料產業鏈和技術趨勢觀察
在超導材料產業鏈中,上游是礦產資源,如釔、鋇、鉍、鍶、硼等金屬;中游則是超導材料,如YBCO、BSCCO和MgB2等;下游涵蓋超導應用產品,包括超導電纜、超導限流器、超導濾波器、超導儲能系統以及超導發電機等。哈佛大學科學家們的研究成果,處於超導材料產業鏈的中游環節,為該領域的發展帶來了新的動力。
專利申請資料顯示,從2010年至2021年,中國超導專利申請數量一直處於領先地位。2021年,中國的超導專利申請量達到3748項,而美國、日本以及歐洲的超導專利申請量則呈現穩定態勢。中國在超導技術領域的發展勢頭令人矚目。
就供給端而言,研發機構主要以院校為主體。中國的超導技術研究起步較早,比如清華大學的超導實驗室自上世紀90年代起便開始著手超導技術研究。然而,國內超導行業的產業化發展相對較晚,受制於較高的技術門檻,直到2011年,國內才首次實現了超導產品的產業化批次生產和銷售。目前,中國科學院物理研究所、中國科學技術大學、南京大學、中國科學院電工研究所、中國科學院等離子體物理研究所等機構涉足超導領域的研究,相關論文數量均在600篇以上。
2015年,中國成功發射長征五號火箭,標誌著中國進入了航天強國行列。航天事業的發展,不僅將推動國際航天技術的發展,也將帶動相關產業鏈上市公司的發展。在中國的航天事業高速發展的過程中,產業鏈上游的超導技術更是發揮著舉足輕重的關鍵作用,在多個領域都有非常廣泛的應用前景。
未來展望和投資策略
根據前瞻產業研究院的資料顯示,超導技術強相關的城市叢集主要分佈在西北地區、長三角地區以及粵港澳大灣區,尤其是廣東省成為潛在的超導技術發展中心。這些城市群已投入大量政策、資金、環境和人才資源用於超導研發,預示著超導技術的未來發展可能會在這些地區迅速崛起。
透過結合宏觀市場觀察、技術價值觀察以及未來技術趨勢,投資者可以更好地把握超導行業的機遇和風險,制定合理的投資戰略。中國超導行業正處在快速發展的關鍵階段,隨著技術突破的不斷湧現,未來對於超導技術的需求和應用將會進一步擴大。
在未來的產業格局中,注重技術創新、深度融合以及國際合作將是超導行業持續發展的關鍵。掌握未來技術趨勢,把握產業發展機遇,將會在超導領域中獲得更多的收益和回報。