金夫人照相馆
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铝酸镧（LaAlO3）和钽酸钾（KTaO3）是两种绝缘体，但当它们组合在一起时，界面就能导电甚至出现超导现象。这种刚刚“问世”的界面超导引发了科学家强烈的兴趣，来自浙江大学物理学系、中科院物理所等机构的学者发现，可以像调控半导体器件那样，用电压连续调控LaAlO3/KTaO3界面的导电性质：随着门电压的变化，它呈现了从超导到绝缘体的连续转变。同时，研究团队还在这一界面观测到了可被连续调控的量子金属态等许多新奇的物理现象。
5月14日，相关论文Electric field control of superconductivity at the LaAlO3/KTaO3(111) interface （电场控制LaAlO3/KTaO3(111)界面超导）在《科学》杂志上线。论文的共同第一作者为浙大物理系博士生陈峥、刘源和北京航空航天大学博士后张慧，共同通讯作者是浙大物理学系谢燕武研究员，中科院物理所孙继荣研究员和周毅研究员。这一发现为人们 探索 低温量子现象呈现了一个崭新的视野，也为超导器件的研发提供了新的思路。
“后浪”的潜力
LaAlO3/KTaO3界面超导今年2月才刚刚在《科学》杂志正式“亮相”。在氧化物界面超导家族中，它是第2位入列的成员。第1位成员亮相于2007年，瑞士日内瓦大学的Triscone教授等首先发现了LaAlO3/SrTiO3界面存在超导现象，这标志着一类新的超导体系的诞生：氧化物界面超导。
Triscone曾用一堆乐高积木来形容这一领域的奇妙：不同的氧化物可以产生千变万化的组合，每种组合都有可能蕴含着未知的、新奇的性质。随后的研究发现，LaAlO3/SrTiO3的超导电性可以通过电压来开启或关闭，就像我们熟知的半导体晶体管。这不禁让人畅想，或许有一天我们能制造出像半导体一样可以精确调控的超导器件。
而一年多前“新生”于美国阿贡实验室的“后浪”LaAlO3/KTaO3的表现似乎更加抢眼。今年2月发表在《科学》杂志的论文指出，“LaAlO3/KTaO3的超导转变温度可达2.2 K，比“前浪”的0.3 K高出整整一个数量级。那么，它会有哪些新奇的性质？它的超导性能也能被调控吗？它对超导机制研究会有哪些价值？神秘的“后浪”吸引着谢燕武与他的合作伙伴们去一探究竟。
新的调控，新的机制
调控，是实验科学研究最重要的手段和内容。在这项研究中，研究团队发现了一种全新的调控机制，实现了LaAlO3/KTaO3导电性能的连续可调，器件随电压变化呈现了从超导到绝缘体的连续转变。
博士生陈峥和刘源在实验室制备样品
谢燕武介绍，导电电子在低温下两两配对，就会形成超导，目前已知的超导体系已经非常多，但能被电场调控的凤毛麟角。“”我们的调控方法本质就是调控电子‘队形’的空间分布，让它们在更靠近或更远离界面的地方运动。”大量的电子在氧化物界面附近运动时，会受到晶格缺陷（也称为“无序”）的影响。“就像开车时遇到障碍物。”谢燕武说，这种“无序”越贴近界面分布越密集，越远离界面则越稀疏。基于这一认识，研究团队提出了改变电子空间分布的思路，“如果有更多的电子靠近界面，那么整体来看它们遇到的‘障碍物’就变多了，这会显著影响电子以及配对后的超导库珀对的运动行为。”
每平方厘米界面通道里有80万亿个电子在运动，门电压通过改变它们的“队形”来影响界面导电性能。“山丘”形状示意了无序分布。
在这项实验中，研究人员测试了门电压从-200V到150V区间时界面的导电性能。“不论在超导转变温度之上还是之下，导电性都可被连续调控。”陈峥说，“我们还直接测量了在这一门电压区间电子‘队形’空间分布的变化，当导电通道在6纳米时，LaAlO3/KTaO3看起来是很好的超导，而当通道调整到2纳米时，它就成了绝缘体。”
在-200V到150V区间施加不同门电压时LaAlO3/KTaO3界面的面电阻（Rsheet）随温度（T）的变化。
“从表面看，我们与传统的方法用的都是门电压调控，但背后的调控机制是全新的。”孙继荣说，传统的方法，无论是半导体晶体管还是LaAlO3/SrTiO3，都是通过改变电子浓度从而实现对导电性能的调控，这里需要有个前提：电子浓度低。“相比之下，LaAlO3/KTaO3界面的电子浓度很高，不能满足传统的调控机制，因此需要 探索 全新的调控机制。”孙继荣说，新的调控仍然以类似于晶体管的方式工作，但本质上打破了对于电子浓度的限制。
量子金属态
博士生陈峥与刘源全程参与了样品的制备和测试。陈峥说，研究过程中最难忘的是第一次测出LaAlO3/KTaO3超导性的那一天，“表明我们已经掌握了制备这一新界面超导体系的方法，可以开始我们的调控研究了！”随着实验的推进，越来越多的数据涌现出来。当他们把它们放到一起时，惊奇地发现在低温下是一条又一条水平线条，也就是说，无论温度在0~1K的区间内如何变化，LaAlO3/KTaO3界面的电阻几乎始终是恒定的。“量子金属是同时具有部分超导和金属特性的新奇量子物态，这是一种典型的量子金属态。”周毅说，“已知的量子金属态都只处于某个量子临界点上。而这个系统可以连续调控，量子金属作为相图上一个物相的形式存在，这个新发现令我们异常激动。”
器件实物照片。中间核心桥路部分宽20微米，长100微米。
《科学》杂志的审稿人对这项研究给与了非常积极的回应，他们认为，这种完全可调的超导性是一项引人入胜的突破，该项研究充分深入，几乎覆盖了过去10多年人们在LaAlO3/SrTiO3体系中获得的认识。
谢燕武说，对于新材料的研究主要来自于两方面动力：一方面想通过新材料的研究来发现新的物理现象，获得更多的科学见解；另一方面也试图为开发新器件提供有益的线索。“我们在LaAlO3/KTaO3体系中的研究可为理解超导机制，尤其是理解高温超导中的机制提供全新的素材，同时也为将来开发超导器件提供了新的视野。”
这项研究的团队成员还包括浙大物理系博士生孙艳秋、张蒙，以及浙大材料学院田鹤教授和刘中然博士。
研究得到了浙江大学量子交叉中心同仁在技术和设备等方面的全方位支持，同时还得到了浙江大学“双一流”建设专项经费、国家重点研发计划、国家自然科学基金、和浙江省重点研发计划等支持。
浙大物理系谢燕武课题组
论文DOI: 10.1126/science.abb3848
（原题为《浙大团队Science再发文！解密如何利用电场控制氧化物界面超导》。编辑张钟文）
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2008年10月11日，中国药科大学药理学教授、博士生导师戴德哉接到International J Cardiology（《国际心脏病学杂志》，以下简称IJC）副主编函件，指戴德哉实验室投至该刊的一篇论文与另一本期刊上已发表的论文十分相 似，要求解释。审阅后，戴德哉发现，先他一步发表的“孪生论文”第一作者是贺海波——两年前从他的实验室毕业的博士。两篇“孪生论文”，所用药物不同，动物病理模型一为心肌病，一为心肌梗死，却得出了完全一致的数据和图表，甚至有部分相关段落文字都相同。因为贺海波在戴德哉实验室读博的三年期间，并未出现造假行为，戴德哉对两稿审阅格外细致，但最后仍确定：贺海波剽窃实验室资料，拼凑伪造出了一篇造假论文，并已发表。此时的贺海波早已博士毕业，并进入浙江大学药学院博士后流动站，2008年7月，即事发前三个月，他被浙大聘为副教授。贺海波在浙大药学院的合作导师为中国工程院院士、浙大药学院院长李连达。在IJC杂志编辑部发现的造假论文中的作者一栏，李连达的名字赫然在列。 情况严重。2008年10月15日，戴德哉将IJC的函件与两篇论文的pdf格式全文，一并转发给浙大药学院常务副院长，要求对方调查。浙大调查组的调查结果显示：贺海波共计发表8篇假论文，除一篇在2007年发表外，其余7篇均在2008年6月后刊出，即贺海波受聘副教授前后。而所有造假论文的作者栏里，均列有院士李连达的姓名。这一在浙大内部调查组的消息不胫而走，2008年10月23日，学术打假网站 “新语丝”上曝出第一条“院士李连达学术论文涉嫌造假”的消息。随后，越来越多的消息开始陆续在此网站上刊出。随着更多消息的曝光，李连达院士小组在2006年以后发表的论文中，共有16篇被指涉嫌造假、剽窃或者一稿多投，其中贺海波署名的仅占一半，全部文章均有李连达署名。根据浙大校长杨卫的介绍，2008年10月26日，即浙大药学院接到戴德哉举报信件的十天后，贺海波向学校递交“检讨书”，承认造假系个人所为，“我的所作所为，都是在李连达院士毫不知情的情形下，偷偷地进行，而且在没有取得李老师同意的情况下，擅自将他的名字放在我所有的文章上。”贺海波的检讨也得到了浙大调查组的认同——浙大发出声明：贺海波的造假系个人行为。杨卫更提出“曝光的造假论文并未发表在行业顶级期刊上，对于已功成名就的李连达院士意义不大，李连达没有造假动机”的“动机论”一说。“我们之所以判定李连达院士没有造假，是因为不光贺海波，在所有参与造假的学生的书面检讨上，他们一致说明李连达院士对此事并不知情。”浙江大学新闻办主任单泠告诉《中国新闻周刊》 。贺海波的检讨未能得到谅解。针对这一性质严重的学术造假行为，2008年11月13日，浙大召开校长办公会议，宣布撤销贺海波副教授职务和任职资格，并表示若发现任何与此相关的学术不道德的行为问题，都将一查到底。然而，事件却在贺海波卷铺盖走人后，有了更为戏剧性的发展。 2008年11月18日，定居芬兰的世界中医药协会常务理事祝国光向浙大发去第一封信，指院士李连达三篇论文造假。2008年12月6日，祝国光发去第二封信，指以李连达院士为第一作者的论文一稿多投。在接到这两封信的期间，浙大校长杨卫又接到来自两家国外期刊主编发来的传真，大致内容是两家期刊刊登了很相似的文章，希望大学进行内部调查。“这样我就展开了更大范围的调查。所有校内能够反映出问题的信息我们都查了，包括财务、科研申报等等。”杨卫说。12月2日，在杨卫给这两位期刊主编回复的信里，杨卫要求对方告知，是否有相关证据证明其他的署名作者事先不知情的声明不成立。与此同时，杨卫也给另外一些相关期刊发出了同样信件。与此同时，浙大药学院党委书记陈枢青、常务副院长曾苏、杨卫校长先后向李连达了解情况。杨卫更是两次找到李连达，“杨校长很负责，抠得很细。”李连达回忆说。2008年12月26日，李连达向学校给出书面信函，说明：对于所有的造假论文我一无所知，对于被盗用署名亦不知情，直至被揭发后才知道。 就在媒体和公众开始关注这一事件之后，令人意想不到的变故发生。李连达在解释论文风波的同时指出，给浙大寄信揭发，并在网上高调曝光自己论文造假的祝国光，是出于商业上的目的——祝国光是天津天士力药品公司的高级顾问，此前不久，李连达刚刚得出一个研究成果：天士力公司的“复方丹参滴丸”有严重毒副作用。这一说法遭到天士力的强烈反击。天士力立即发表声明，说李连达讲的完全 不实。2009年2月5日，天士力集团总经理李文表示，李连达除了院士的身份，还是其最大竞争对手——国内最大的生产“复方丹参片”的白云山中药有限公司的首席科学家 。“李连达现在是‘复方丹参片’的利益代言人，所以他代表的是白云山的利益。”李文说，“所以他出这个研究的目的是来打压我们。”对此，李连达回应道，自己最初的研究不是要挑天士力的毛病，而是考虑到复方丹参制剂种类多、厂家杂的混乱现状，才进行的研究比较。并指出，他所用的研究数据，就是由天士力自己出的书里摘的。此后，在天士力的回应中，不断曝出“李连达曾索要200万元研究费未果因此报复”、“研究结果是偷换概念、断章取义”等说法。随着事件的不断升级，2009年2月5日上午，天士力股价逆市大跌，下午，天士力公司不得不宣布临时停牌。天士力更表示近，他们已经开始了相关的司法取证，一定要把李连达送到司法的审判庭上。“不论他是不是院士，只要他是不客观、不公正的，我们就会采取法律手段，保留我们的法律权利。”
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