专访苏刚团队：无液氦极低温制冷突破背后的意义与创新，“两院院士评选2024年中国十大科技进展”：无液氦极低温制冷新方案入选

由中国科学院、中国工程院主办的“两院院士评选2024年中国十大科技进展新闻”中，中国科学院理论物理所研究员苏刚领衔的“无液氦极低温制冷提供新方案”入选这一事件。并介绍该突破在破解氦资源短缺、发现新物态与新效应等方面的重要意义，还包括对苏刚及其团队的专访内容等。

最近，由中国科学院与中国工程院携手主办的“两院院士评选2024年中国十大科技进展新闻”结果揭晓，其中，中国科学院理论物理所研究员苏刚带领的团队所研究的“无液氦极低温制冷提供新方案”成功入选。这一成果宛如一颗璀璨的科技之星，在科学界闪耀着独特的光芒。

大家可能会好奇，实现无液氦极低温固体制冷到底有着怎样不可忽视的重要意义呢？这一突破又会在哪些具体的应用领域掀起变革的浪潮呢？带着这些疑问，封面新闻记者在近期专门对中国科学院理论物理所研究员苏刚及其团队进行了深入的专访。

下面来介绍一下专访嘉宾：

苏刚，他是中国科学院理论物理研究所的研究员，同时还担任副所长一职。

为破解氦资源短缺送上解决方案

回溯到一个世纪之前，人类首次达成了将氦气液化的壮举。自那以后，借助液氦的极低温制冷技术就像一把万能钥匙，在众多领域被广泛应用。

无论是在充满神秘的深空探测领域，还是在探索微观世界奥秘的材料科学领域，亦或是在充满无限潜力的量子计算领域，极低温制冷技术都犹如一位幕后英雄，默默地发挥着至关重要的作用。

然而，天有不测风云，用于极低温制冷的氦元素陷入了供应短缺的困境。如何在不依赖氦元素的情况下实现极低温制冷，就像一座横亘在科学家面前的高山，他们一直在努力攀登，试图破解这个难题。

由中国科学院理论物理研究所研究员苏刚、中国科学院物理研究所项俊森博士和孙培杰研究员共同带领的研究团队，经过多年的潜心钻研，终于在钴基三角晶格磁性晶体中首次发现了量子自旋超固态存在的实验证据。

这个研究团队巧妙地利用该晶体材料，通过绝热去磁的方式，成功获得了零下273.056摄氏度的极低温，从而在无液氦的情况下实现了极低温制冷基础研究的重大突破，为解决我国氦资源短缺的难题提供了一把宝贵的钥匙。

从图中可以看到科研人员正在精心挑选高质量钴基三角晶格单晶样品。（图片来源：央视）

苏刚向记者透露，这个成果是来自中国科学院和高校等多个研究单位的理论、实验团队齐心协力、众志成城的结果。正是通过基础研究的源头创新，才得以实现基于新机理的无液氦极低温制冷新技术。苏刚感慨地说：“这项研究突破完美地展现了建制化科研的巨大优势。”

在苏刚的眼中，在当前我国乃至全球都面临氦气资源供应短缺的大背景下，绝热去磁制冷这种无需氦资源的冷却技术，在深空探测等应用场景中将会发挥越来越关键的作用。

发现新物态与新效应

苏刚告诉封面新闻记者，就目前而言，极低温制冷主要包含两种技术。第一种是氦制冷，它依赖的是氦这种稀缺元素的量子涨落强、相互作用弱所带来的特殊低温特性。第二种是磁制冷，它主要依靠水合顺磁盐工质的磁卡效应。

但是，苏刚及其研究团队也同时指出，水合顺磁盐中存在诸多问题，其磁性离子分布稀疏，并且还具有磁熵变密度小、稳定性差、热导低等难以克服的固有缺点。

“我们惊喜地发现了自旋超固态在极低温下的巨大磁卡效应。”苏刚进一步详细解释道，在绝热条件下对磁场进行调控时，他们观察到自旋超固态量子相变点附近材料的温度急剧下降，最终到达了零下273.056摄氏度的最低制冷温度。

我国研究人员为无液氦极低温制冷提供了新方案。（图片来源：中国科学院）

尤为值得一提的是，这次研究突破的自旋超固态致冷基于多体效应，通过调控集体激发来实现熵变，这和基于顺磁性调控自由磁矩实现熵变在制冷原理与机制上有着本质的区别，从而能够有效地克服磁制冷的局限性。

在苏刚看来，这一新物态与新效应的发现，为我国在深空探测、量子科技等尖端领域研究中遇到的极低温制冷“卡脖子”难题提供了一种崭新的解决方案。

苏刚团队的无液氦极低温制冷新方案展开。首先介绍了该方案入选“两院院士评选2024年中国十大科技进展新闻”，接着阐述了无液氦极低温制冷在破解氦资源短缺方面的意义，以及研究团队通过发现量子自旋超固态存在的实验证据、利用晶体材料绝热去磁获得极低温等成果来解决问题。还讲述了新方案发现的新物态与新效应，及其在克服磁制冷局限性和解决尖端领域制冷难题方面的重要性。