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超导是20世纪最伟大的发现之一 ， 它的发现不仅揭示了一个新奇的微观量子世界 ， 而且为凝聚态物理开辟了新的研究方向 。
铁基超导体 ， 作为继铜氧化物高温超导体发现后的第二个高温超导体家族 ， 再一次打破了人们对传统超导的认识 ， 为高温超导的研究打开了另外一扇大门 。
什么是超导
超导现象最早是由荷兰物理学家昂内斯（Kamerlingh Onnes）于1911年研究金属汞（Hg）在低温下的电阻时发现的：当温度降至4.2K以下时 ， 汞的电阻突然消失 。 这种在低温下发生的零电阻现象被称为超导 ， 电阻消失的温度叫做超导体的超导转变温度 。
荷兰物理学家昂内斯（图片来源：诺贝尔基金会档案）
金属汞的电阻温度曲线（图片来源：罗会仟 ， 周兴江 现代物理知识, 2012.24(2): 30-39）
除了零电阻 ， 超导体还有另外一个基本特性——迈斯纳效应（完全抗磁性） ， 即当超导体处于超导态时 ， 超导体内部的磁场为零 。 超导体的完全抗磁性不能由零电阻的性质推演出来 ， 二者相互独立 ， 同时具有这两个性质的材料才叫做超导体 。
迈斯纳效应示意图（图片来源：维基百科）
1957年 ， 由巴丁（John Bardeen）、库伯（Leon Cooper）和施里弗（John Robert Schrieffer）提出的著名的微观超导理论——BCS 理论 ， 非常成功地解释了金属或合金超导体的物理性质 。
微观上来说 ， 当超导材料处于超导临界温度之下时 ， 材料中费米面附近的电子将通过相互作用媒介而两两配对 ， 这些电子对将同时处于稳定的低能组态 。 配对后的电子处于凝聚体中 ， 打破电子对需要付出一定的能量 ， 这个能量称为超导能隙 。 在外加电场驱动下 ， 所有电子对整体能够步调一致地运动 ， 因此超导又属于宏观量子凝聚现象 。
超导微观理论“BCS理论”（图片来源：维基百科）
铁基超导体
自1911年第一次发现超导电性以来 ， 超导研究始终沿着两个重要的方向发展 ， 一是探索新的超导材料 ， 不断提高超导转变温度 ， 另一个则是阐明超导机理 ， 从微观层面上解释为什么电子能够在固体材料中畅通无阻 。 根据BCS理论 ， 所有的金属合金超导体临界温度存在一个40K的理论上限 ， 即麦克米兰极限 。 超导电性被发现后的近七十多年里 ， 虽然不断有新的超导体被发现 ， 但是金属和合金等这些常规超导体的超导转变温度普遍很低 ， 都没能超越麦克米兰极限 。
山重水复疑无路 ， 柳暗花明又一村 。
1986年 ， 瑞士科学家Bednorz和Müller公布了他们在La-Ba-Cu-O化合物中观察到起始超导转变温度为35K的结果 ， 这一出人意料的发现开创了TC的新纪录 ， 在全世界范围内引起了探索高温超导体的热潮 。 随后发现的Y-Ba-Cu-O体系中存在90K以上的临界温度 ， 首次突破了液氮温区 ， 远远超过了麦克米兰极限 。
2008年 ， 日本东京大学的细野秀雄研究小组利用F替代O ， 在铁砷族化合物La[O1-xFx]FeAs中发现了2K的超导转变 ， 铁基超导体被正式宣布发现 。 La[O1-xFx]FeAs在高压下可以达到43K的超导转变 ， 再一次突破了麦克米兰极限 ， 高温超导从此打开了一条新的通路 。
超导体的发展历程（图片来源：维基百科）
日本物理学家细野秀雄（图片来源：东京工业大学官网）
随后中国科学家用稀土元素替代和高压合成方法 ， 发现了一系列的铁基超导体 。 短短两个月 ， 铁基超导体在常压下的超导转变温度从26K提升到了56K 。
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