中國學(xué)者破解氦資源短缺難題，實(shí)現(xiàn)無液氦極低溫制冷

據(jù)央視新聞與中科院物理研究所報(bào)道，近日中國科學(xué)院大學(xué)蘇剛教授領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)，以及來自中國科學(xué)院物理所、理論物理所及北京航空航天大學(xué)的相關(guān)學(xué)者聯(lián)手，取得了無液氦環(huán)境下極低溫制冷基礎(chǔ)研究里程碑式的重大突破。此一成果于北京時(shí)間 1 月 11 日在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》正式發(fā)布。

液氦是目前制造極低溫度設(shè)備的必需品，被廣泛應(yīng)用于深空探索、材料科學(xué)、量子計(jì)算、半導(dǎo)體等多個(gè)領(lǐng)域。然而，國內(nèi)每年需消耗液氦約 4000 噸，其中九成以上依賴進(jìn)口。更令人擔(dān)憂的是，美國以全球 40%的氦儲(chǔ)量穩(wěn)居首位，我國氦儲(chǔ)量只有全球的 2.12%。因此，解決氦資源緊缺進(jìn)而緩解我國科技創(chuàng)新的瓶頸成為了亟待應(yīng)對(duì)的問題。

值得注意的是，我國研究者首次證明了超固態(tài)材料在接近絕對(duì)零度（即零下 273.15℃）時(shí)的存在。所得結(jié)果稱為“自旋超固態(tài)巨磁卡效應(yīng)”，并在其中一種稱為 Na2BaCo（PO4）2 的鈷基三角晶格量子磁性材料中找到了實(shí)證。科研工作者使用這種材料經(jīng)過絕熱去磁過程，實(shí)現(xiàn)了 94 毫開（零下 273.056℃）的極端低溫，這既是無液氦極低溫制冷的壯舉，也是超固態(tài)存在的實(shí)證。

蘇剛教授透露，試驗(yàn)過程中，只需將材料放置于磁場中，逐步減弱磁場使材料降溫。這種新型材料不僅幫助我們揭示了超固態(tài)的奧秘，而且有望解決困擾我國低溫科學(xué)界的氦緊缺問題。團(tuán)隊(duì)表示，未來將繼續(xù)挑戰(zhàn)低溫極限，致力于研發(fā)全新的無液氦極低溫制冷機(jī)，推動(dòng)凝聚態(tài)物理、材料科學(xué)及深空探測等領(lǐng)域的發(fā)展。