3月2日，中日科学家在北京和东京两地同时宣布，由中国科学院院士、中国科学院理化技术研究所陈创天研究员和中国工程院院士、中国科学院物理所研究员许祖彦共同领导的中方研究组和日本东京大学物性所教授Watanabe、Shin领导的日方研究组，经过3年的共同努力，利用中方提供的新型紫外非线性光学晶体KBBF(KBe2BO3F2)和棱镜耦合技术，首次成功地研制出能量分辨率优于1meV的超高分辨率光电子能谱仪，首次直接观察到超导电子态，这一重大科学成果已发表在近期出版的《物理评论快报》第94卷上。

    据了解，普通低温超导体的一般理论是由美国3位科学家Bardeen, Cooper和Schrieffer于1957年提出的，通常简称为超导的BCS理论，并获得了1972年度的诺贝尔奖。在BCS理论中，他们提出金属超导体在超导态时，电子必须形成Cooper对，并在费米面形成一个超导能隙。上世纪80年代以来发现的高Tc化合物超导体，其超导机制和金属超导体有很大的不同，化合物超导体有超导能隙，但是此能隙可能具有各向异性特点。然而，一般的光电子能谱仪能量分辨率低于1meV，不能直接观察到超导体的超导电子态密度及其变化，特别是化合物超导体能隙的各向异性现象，世界各国科学家为此做出了很大努力，但到目前为止尚未成功。

    为了能直接观察到超导体在超导态时的超导电子态密度的变化，中日科学家早于2002年就开始合作，准备建造超高分辨率光电子能谱仪。这台仪器的关键技术，就是获得真空紫外光谱区准连续波(QCW)的激光。在这一合作中，陈创天院士和许祖彦院士所共同领导的中方研究组提供了一种新的紫外非线性光学晶体KBBF和棱镜耦合技术，日本东京大学物性所Watanabe和Shin两位教授所领导的日方研究组提供了为产生深紫外谐波光所需要的激光系统。最后，在国际上首次实现了Nd：YVO4激光的六倍频谐波光输出，平均输出功率为3.5mW，这一谐波光的线宽只有0.009纳米，由于这一光源的每个光子的能量为6.994eV，每个光子的能量精确度达到0.36meV，光子流密度达到1015/秒，从而初步满足了科学家为建造一台超高分辨率光电子能谱仪所需要的激光光源。

    在获得上述激光源的基础上，进一步利用日方的光电子发射技术和瑞典Scienta公司的半球光电子能谱分析仪，成功的建造了分辨率为0.36meV的超高分辨率能谱仪，其分辨率为国际最高。

    借助这台激光光电子能谱仪的超高分辨率，能够更仔细地了解固体的特性。例如，奇异的超导体在超导态时，超导电子态密度分布的测定需要光电子能谱仪的能量分辨率优于1meV。然而，以前的光电子能谱仪其分辨率均低于1meV，因此，观察不到超导体在超导态时的超导电子态密度的变化。为此，世界各国的科学家都在努力研制分辨率优于1meV的光电子能谱仪。中日双方的这一项目在国际上首次建造了一台分辨率为0.36meV的光电子能谱仪，从而可直接观察到超导体在超导态时的超导电子态密度的变化。

    在这项研究中，首次直接观察到CeRu2超导体在超导态时的超导电子态，发现这种材料具有奇特的超导特性，是用通常的超导理论所不能够解释的。这将为该类超导体的超导机理研究提供重要实验依据。

    高分辨率光电子能谱仪的研制成功，使科学家有可能在今后提出新的超导理论，以推动高温超导材料的发展。

图为新闻发布会现场。

图为许祖彦研究员在讲述观测超导电子密度的关键技术。

这就是我国科学家研制的新型紫外非线性光学晶体KBBF（中国科学院网站记者段煦摄影）。

图为陈创天研究员在向记者展示新型紫外非线性光学晶体KBBF。