20世紀80年代以來，計算機已經(jīng)成為各個材料領(lǐng)域研究專家的必備工具，并且隨著計算機技術(shù)和算法的發(fā)展，計算模擬方法也已經(jīng)成為材料研究新的重要手段．計算模擬技術(shù)以物理學、化學等相關(guān)的基本理論為基礎(chǔ)，在計算機模擬環(huán)境下對宏觀、介觀以及微觀的不同尺度的材料進行多層次的模擬研究，計算材料的力學、熱學、光學、電學和磁學等多方面的物理性質(zhì)，并進一步探求這些材料的組分、結(jié)構(gòu)和功能之間的本質(zhì)規(guī)律和內(nèi)在聯(lián)系，為實驗制備新材料提供理論支持，變盲目的材料合成為針對材料性能的某類特定需求來主動地、有意識地設(shè)計材料的結(jié)構(gòu)．計算模擬在材料科學中的作用已經(jīng)不僅僅停留在計算機輔助和數(shù)據(jù)處理上，人們已經(jīng)認識到計算模擬已經(jīng)與實驗、理論研究一樣能夠發(fā)現(xiàn)新的科學現(xiàn)象、新的科學概念，從而計算模擬已經(jīng)成為第三條科學發(fā)現(xiàn)的途徑．因此，現(xiàn)代材料科學已經(jīng)不再是單純的實驗科學，計算模擬方法已成為與理論研究和實驗方法同樣重要的研究手段，實驗、理論和計算成為材料研究的3大支柱[4]．而且隨著計算材料科學的進一步發(fā)展，計算模擬方法在未來的材料研究中將顯示出越來越大的應(yīng)用潛力．因此，了解和掌握材料計算和模擬的基本知識已成為現(xiàn)代材料研究工作者必備的技能之一．

材料的計算模擬方法介紹

材料的計算模擬研究是近年來飛速發(fā)展的一門新興學科和交叉學科．它綜合凝聚態(tài)物理學、理論化學、材料物理學和計算機算法等多個相關(guān)學科．它的目的是利用現(xiàn)代高速計算機，模擬材料的各種物理化學性質(zhì)，深入理解材料從微觀到宏觀多個尺度的各類現(xiàn)象與性能，并對材料的結(jié)構(gòu)和物性進行理論預(yù)言，從而達到設(shè)計和開發(fā)新材料的目的．材料的多尺度計算模擬方法主要有以下幾種:

(1)第一性原理計算方法(First－principlesMethods)基于密度泛函理論的第一性原理計算方法是目前研究微觀電子結(jié)構(gòu)最主要的理論方法．第一性原理計算方法只用到普朗克常數(shù)(h)，玻爾茲曼常數(shù)(kB)，光速(c)，電子靜態(tài)質(zhì)量(m0)和電子電荷電量(e)這5個基本物理變量和研究體系的基本結(jié)構(gòu)．從量子力學出發(fā)，通過數(shù)值求解薛定諤方程，計算材料的物理性質(zhì)．在密度泛函理論，局域密度近似(LDA)和廣義梯度近似(GGA)框架下的計算已廣泛應(yīng)用于第一性原理的電子結(jié)構(gòu)研究中，并已經(jīng)取得很大的成功．結(jié)合一些能帶結(jié)構(gòu)計算的方法，對于半導(dǎo)體和一些金屬基態(tài)性質(zhì)，如晶格常數(shù)，晶體結(jié)合能，晶體力學性質(zhì)都能夠給出與實驗符合得很好的結(jié)果，同時能夠比較精確地描述很多體系的電子結(jié)構(gòu)(如能帶結(jié)構(gòu)、電子態(tài)密度、電荷密度、差分電荷密度和鍵布局等)、光學性質(zhì)(介電函數(shù)、復(fù)折射率、光吸收系數(shù)、反射光譜及光電導(dǎo)等)和磁性質(zhì)，從微觀理論角度分析和揭示材料物理性質(zhì)的起源，使實驗者主動對材料進行結(jié)構(gòu)和功能的控制，以便按照需求制備新材料．

(2)分子動力學方法(MolecularDynamicsMethods)分子動力學是一種確定性方法，是按照該體系內(nèi)部的內(nèi)稟動力學規(guī)律來確定位形的轉(zhuǎn)變，跟蹤系統(tǒng)中每個粒子的個體運動，然后根據(jù)統(tǒng)計物理規(guī)律，給出微觀量(分子的坐標、速度)與宏觀可觀測量(壓力、溫度、比熱容、彈性模量等)的關(guān)系來研究材料性能的一種方法[5]．分子動力學方法首先需要建立系統(tǒng)內(nèi)一組分子的運動方程，通過求解所有分子的運動方程，來研究該體系與微觀量相關(guān)的基本過程．對于這種多體問題的嚴格求解，需要建立并求解體系的薛定諤方程．根據(jù)波恩－奧本海默近似，將電子的運動與原子核的運動分開來處理，電子的運動利用量子力學的方法處理，而原子核的運動則使用經(jīng)典動力學方法處理．此時原子核的運動滿足經(jīng)典力學規(guī)律，用牛頓定律來描述，這對于大多數(shù)材料來說是一個很好的近似．只有處理一些較輕的原子和分子的平動、轉(zhuǎn)動或振動頻率γ滿足hγ＞kBT時，才需要考慮量子效應(yīng)．

(3)蒙特卡洛方法(MonteCarloMethods)蒙特卡洛方法是在簡單的理論準則基礎(chǔ)上(如簡單的物質(zhì)與物質(zhì)或者物質(zhì)與環(huán)境相互作用)，采用反復(fù)隨機抽樣的手段，解決復(fù)雜系統(tǒng)的問題．該方法采用隨機抽樣的手法，可以模擬對象的概率與統(tǒng)計的問題．通過設(shè)計適當?shù)母怕誓Ｐ?，該方法還可以解決確定性問題，如定積分等．隨著計算機的迅速發(fā)展，蒙特卡洛方法已在材料、固體物理、應(yīng)用物理、化學等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用[6]．蒙特卡洛方法可以通過隨機抽樣的方法模擬材料構(gòu)成基本粒子原子和分子的狀態(tài)，省去量子力學和分子動力學的復(fù)雜計算，可以模擬很大的體系．結(jié)合統(tǒng)計物理的方法，蒙特卡洛方法能夠建立基本粒子的狀態(tài)與材料宏觀性能的關(guān)系，是研究材料性能及其影響因素的本質(zhì)的重要手段．

1高等物理創(chuàng)新教育改革實踐性研究的核心概念及其界定

1．1“創(chuàng)新”概念界定“創(chuàng)”，始造的意思．“新”，初次出現(xiàn)的意思．“創(chuàng)新”是指始造新的．“創(chuàng)新”是對傳統(tǒng)的創(chuàng)新，但創(chuàng)新又離不開傳統(tǒng)，在很多情況下，沒有繼承就沒有創(chuàng)新．說它們“相對”，是因為創(chuàng)新本質(zhì)上是一種在原有基礎(chǔ)上“突破性的追新、變革、求優(yōu)”的行為．“創(chuàng)新”既包括新事物微元的創(chuàng)立又包括新事物發(fā)展的過程和發(fā)展結(jié)果，包括新的發(fā)現(xiàn)、新的發(fā)明、新的思想和新的理念、新的學說、新的技術(shù)、新的策略、新的方法和新的行為等．“創(chuàng)新”強調(diào)新穎性成分，而“新”又總是相對個體、群體和整體而言的．“創(chuàng)新”可分為3種類型：(1)相對于個體來說是前所未有、首次出現(xiàn)的事物；(2)相對于所屬群體來說是他人未涉足、提出或?qū)嵤┑氖挛铮?3)相對于全社會來說是獨創(chuàng)的、具有社會積極意義的新事物或新活動．

1．2“創(chuàng)新教育”概念界定創(chuàng)新教育早在20世紀5O年代美國就開始實行教育改革，致力于創(chuàng)造性人才的培養(yǎng)，特別是2O世紀90年代以來一些發(fā)達國家的大學都開展了創(chuàng)新教育改革．在我國，“創(chuàng)新教育”作為一種教育理念是在《中共中央、國務(wù)院關(guān)于深化教育改革全面推進素質(zhì)教育的決定》公布以后才逐步形成和發(fā)展的，近年來才逐漸由創(chuàng)新教育理念轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新教育行為．對“創(chuàng)新教育”的界定既要考慮創(chuàng)新教育已經(jīng)形成的內(nèi)涵要素，又要考慮到創(chuàng)新教育在我國已有的升華和將來的發(fā)展趨勢．我們試探性地從縱觀層面上來界定“創(chuàng)新教育”．“創(chuàng)新教育”是指以加強培養(yǎng)學生的創(chuàng)新素質(zhì)、充分提高學生的創(chuàng)新能力為主要教育改革目的和改革行為的素質(zhì)教育．創(chuàng)新教育的核心就是要培養(yǎng)創(chuàng)新人才，創(chuàng)新人才培養(yǎng)是創(chuàng)新教育的定位基點．

1．3“高等物理”概念界定課題中的“高等物理”主要是指當前全國高等學校各理工科專業(yè)開設(shè)的“大學物理”、“大學物理實驗”、“理論物理”、“近代物理”、“近代物理實驗”、“材料物理”和“固體物理”等高等物理課程群．

1．4“實踐性研究”概念界定課題中的“實踐性研究”是指把高等物理創(chuàng)新教育改革深入到高等物理創(chuàng)新教育實踐層面內(nèi)進行專題研究，以現(xiàn)實可行性和具體可操作性為課題研究的基本原則，以具體實踐過程為研究主體，課題研究的重心定位在實實在在的高等物理創(chuàng)新教育改革實踐層面上．這主要是因為近幾年來在我國對“創(chuàng)新教育”的研究基本上都還停留在“理論性研究”上，理論性研究是重要的，但現(xiàn)實情況是很多的“創(chuàng)新教育”理論研究過于籠統(tǒng)、有些虛大，顯得浮空，理論脫離實踐，理論性研究多，而實踐性研究太少，更缺乏實實在在的深入到具體操作和具體實踐層面內(nèi)的高等物理創(chuàng)新教育改革實踐性專題研究．高等物理創(chuàng)新教育改革實踐性研究具有實效性強和示范輻射性廣的特點，因此，高等物理創(chuàng)新教育改革實踐性研究將成為我國高等物理創(chuàng)新教育研究的突破點．

2高等物理創(chuàng)新教育改革實踐性研究的現(xiàn)狀與價值

一、為什么要強化科技意識教育

（一）由社會發(fā)展的需要所決定要建設(shè)有中國特色的社會主義，我國的現(xiàn)代化建設(shè)進程，就要靠科學技術(shù)?？茖W技術(shù)是第一生產(chǎn)力?？萍嫉倪M步與發(fā)展，關(guān)鍵在于提高人才的素質(zhì)和造就大量科技人才。教育是發(fā)展科技的基礎(chǔ)工程，強化科技意識教育的實質(zhì)就是使教育與科技、社會發(fā)展相適應(yīng)，以主動適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展的需要。

（二）由教學改革的根本目的所決定

《中共中央關(guān)于教育體制改革的決定》指出：教育體制改革的根本目的是提高全民族素質(zhì)，多出人才，出好人才。提高全民族的素質(zhì)，要從小學抓起。師范學校的培養(yǎng)目標是小學教師。為此首先要深化師范學校的改革，徹底改變重知識，輕能力，重理論，輕實踐的傳統(tǒng)教學模式，切實提高師范生的素質(zhì)，使他們具有為發(fā)展小學教育而艱苦奮斗的獻身精神。強化科技意識教育是深化教學改革，提高學生素質(zhì)的有效途徑。只有當師范生有了濃厚的科技意識，才能在小學教育中把這種意識滲透到青少年中，從而激發(fā)小學生愛科學、學科學、用科學的樂趣，培養(yǎng)小學生勇于動手，敢于創(chuàng)新的進取精神，為培養(yǎng)浩浩蕩蕩的科技隊伍打下基礎(chǔ)，這是一個有戰(zhàn)略意義的大事。

（三）由物理學科的特點所決定

作為自然科學基礎(chǔ)的物理學在科技意識教育中占有特別重要的地位?，F(xiàn)代化高科技領(lǐng)域的成果，很大程度上可以說是物理學發(fā)展的成果。如能源技術(shù)、電子技術(shù)、空間技術(shù)等，作為信息時代核心的電腦也與物理學密切相關(guān)。可以說，沒有物理學的發(fā)展，就沒有今天的高科技，也沒有人類社會的現(xiàn)代化。物理學還滲透著科學方法教育和科學精神培養(yǎng)，包含著豐富的科技意識教育內(nèi)容。所以通過物理學來加強科技意識教育有得天獨厚的優(yōu)勢。為此中師物理應(yīng)在以下幾方面作出努力：

摘要:為適應(yīng)新時期人才培養(yǎng)需要，在我校教學項目的支持下，對大四專業(yè)實驗課程半導(dǎo)體物理實驗進行一系列的教學改革，旨在側(cè)重于學生的實踐動手能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)和提高。通過兩年的實踐，教師和學生普遍感覺到新實驗教學體系的目的性、整體性和層次性都得到了極大的提高，教學內(nèi)容和教學方式的調(diào)整，使學生理論聯(lián)系實際的能力得到增強，大大提高了學生的積極性和主動性。

關(guān)鍵詞:半導(dǎo)體物理實驗;教學改革;專業(yè)實驗

實驗教學作為高校教學環(huán)節(jié)中的一個重要組成部分，不僅因為其是課堂教學的延伸，更由于通過實驗教學，可以加深學生對理論知識的理解，培養(yǎng)學生的動手能力，拓展學生的創(chuàng)造思維［1，2］。實驗教學分為基礎(chǔ)實驗和專業(yè)實驗兩部分［3，4］:基礎(chǔ)實驗面向全校學生，如大學物理實驗、普通化學實驗等，其主要任務(wù)是鞏固學生對所學基礎(chǔ)知識和規(guī)律的理解，旨在提高學生的觀察、分析及解決問題的能力，提供知識儲備［5，6］;與基礎(chǔ)實驗不同，專業(yè)實驗僅面向某一專業(yè)，是針對專業(yè)理論課程的具體學習要求設(shè)計的實驗教學內(nèi)容，對于學生專業(yè)方向能力的提高具有極強的促進作用［7～8］。通過專業(yè)實驗教學使學生能夠更好的理解、掌握和應(yīng)用基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，提高分析問題的能力并解決生活中涉及專業(yè)的實際問題，為學生開展專業(yè)創(chuàng)新實踐活動打下堅實的基礎(chǔ)［9～11］。

1半導(dǎo)體物理實驗課程存在的問題與困難

半導(dǎo)體物理實驗是物理學專業(yè)電子材料與器件工程方向必修的一門專業(yè)實驗課，旨在培養(yǎng)學生對半導(dǎo)體材料和器件的制備及測試方法的實踐操作能力，其教學效果直接影響著后續(xù)研究生階段的學習和畢業(yè)工作實踐。通過對前幾年本專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)情況分析，發(fā)現(xiàn)該專業(yè)畢業(yè)生缺乏對領(lǐng)域內(nèi)前沿技術(shù)的理解和掌握。由于沒有經(jīng)過相關(guān)知識的實驗訓(xùn)練，不少畢業(yè)生就業(yè)后再學習過程較長，融入企事業(yè)單位較慢，因此提升空間受到限制。1．1教學內(nèi)容簡單陳舊。目前，國內(nèi)高校在半導(dǎo)體物理實驗課程教學內(nèi)容的設(shè)置上大同小異，基礎(chǔ)性實驗居多，對于新能源、新型電子器件等領(lǐng)域的相關(guān)實驗內(nèi)容完全沒有或涉及較少。某些高校還利用虛擬實驗來進行實驗教學，其實驗效果遠不如學生實際動手操作。我校的半導(dǎo)體物理實驗原有教學內(nèi)容主要參照上個世紀七、八十年代國家對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)的要求所設(shè)置，受技術(shù)、條件所限，主要以傳統(tǒng)半導(dǎo)體物理的基礎(chǔ)類實驗為主，實驗內(nèi)容陳舊。但是在實驗內(nèi)容中添加新能源、新型電子器件等領(lǐng)域的技術(shù)方法，對于增加學生對所學領(lǐng)域內(nèi)最新前沿技術(shù)的了解，掌握現(xiàn)代技術(shù)中半導(dǎo)體材料特性相關(guān)的實驗手段和測試技術(shù)是極為重要的。1．2儀器設(shè)備嚴重匱乏。半導(dǎo)體物理實驗的教學目標是使學生熟練掌握半導(dǎo)體材料和器件的制備、基本物理參數(shù)以及物理性質(zhì)的測試原理和表征方法，為半導(dǎo)體材料與器件的開發(fā)設(shè)計與研制奠定基礎(chǔ)。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，專業(yè)實驗的教學內(nèi)容應(yīng)隨著專業(yè)知識的更新及行業(yè)的發(fā)展及時調(diào)整，從而能更好的完成課程教學目標的要求，培養(yǎng)新時代的人才。實驗內(nèi)容的調(diào)整和更新需要有新型的實驗儀器設(shè)備做保障，但我校原有實驗教學儀器設(shè)備絕大部分生產(chǎn)于上個世紀六七十年代，在長期實驗教學過程中，不少儀器因無法修復(fù)的故障而處于待報廢狀態(tài)。由于儀器設(shè)備不能及時更新，致使個別實驗內(nèi)容無法正常進行，可運行的儀器設(shè)備也因為年代久遠，實驗誤差大、重復(fù)性低，有時甚至會得到錯誤的實驗結(jié)果，只能作學生“按部就班”的基礎(chǔ)實驗，難以進行實驗內(nèi)容的調(diào)整，將新技術(shù)新方法應(yīng)用于教學中。因此，在改革之前半導(dǎo)體物理實驗的實驗設(shè)計以基礎(chǔ)類實驗為主，設(shè)計性、應(yīng)用性、綜合性等提高類實驗較少，且無法開展創(chuàng)新類實驗。缺少自主設(shè)計、創(chuàng)新、協(xié)作等實踐能力的訓(xùn)練，不僅極大地降低學生對專業(yè)實驗的興趣，且不利于學生實踐和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)，半導(dǎo)體物理實驗課程的改革勢在必行。

2半導(dǎo)體物理實驗課程改革的內(nèi)容與舉措

1986-1987年間在超導(dǎo)研究領(lǐng)域中出現(xiàn)的重要突破，在世界性的范圍帶來了科學史中罕見的激烈競爭。至今，在拉開了7年“歷史距離”之后，關(guān)于這段歷史，許多當事人和一些記者已發(fā)表了不少著述，但其間說法不一致之處頗多，而前幾年科學史家撰寫的這段歷史，限于當時可得的材料，現(xiàn)在看來也不夠詳盡和全面。[2]基于現(xiàn)有的資料，以及筆者近來對中、日、美參與了當時工作的帶頭科學家所作的訪談，本文將首先回顧有關(guān)歷史背景，然后對從1986年突破出現(xiàn)到1987年初液氮溫區(qū)超導(dǎo)體最初發(fā)現(xiàn)的歷史重新進行梳理，并在最后對此段競爭中出現(xiàn)的若干問題進行簡要的討論。

一、背景與突破的開端

幾十年來，阻礙超導(dǎo)電性得以廣泛應(yīng)用的最重大的障礙之一，就是已知超導(dǎo)體的臨界轉(zhuǎn)變溫度（Tc）太低。雖經(jīng)眾多科學家在此方向的多年努力，但自從1973年在鈮三鍺中發(fā)現(xiàn)23K的臨界轉(zhuǎn)變溫度之后，這一紀錄一直保持了13年之久。如此之低的溫度，通常要用代價昂貴的液氦手段才能獲得，而對液氮溫區(qū)（77K以上）超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)，則似乎成了一個難以實現(xiàn)的夢想。超導(dǎo)研究一度曾處于低潮。但是，1986年，轉(zhuǎn)機終于出現(xiàn)在對氧化物超導(dǎo)體的研究中。

在國際商業(yè)機器公司（IBM）蘇黎世研究實驗室工作的瑞士科學家繆勒（A.Müller）可以說是超導(dǎo)研究領(lǐng)域中的一位“新手”。直到1978年他去IBM在美國的一家研究實驗室作休假研究時，才接觸到了超導(dǎo)問題，并對氧化物超導(dǎo)體的研究產(chǎn)生了興趣。1964年，人們發(fā)現(xiàn)了第一個氧化物超導(dǎo)體，即鍶鈦氧化物，但Tc只有0.3K。1975年由斯萊特（A.W.Sleight）等人發(fā)現(xiàn)的Tc為14K的鋇鉛鉍氧化物超導(dǎo)體，雖然吸引了若干科學家的注意力，但一時也未再有更驚人的進展。1983年夏，繆勒邀請并說服了在同一實驗室工作的貝德諾茲（J.G.Bednorz）一起進行研究，雖然對更年輕些的貝德諾茲來說，高溫超導(dǎo)體的探索是不易有成果因而頗具“風險”的，但他還是在完成其他主要工作之外的業(yè)余時間與繆勒一道從事這項工作。

繆勒和貝德諾茲的最初設(shè)想是，在某些具有可導(dǎo)致畸變的所謂Jahn-Teller效應(yīng)的氧化物中進行尋找。在二年多的時間里，他們先研究了鑭鎳氧化物系統(tǒng)，但沒有成功。1985年，在讀到了法國科學家米歇爾（C.Michel）等人對鋇鑭銅氧化物所做的研究后，他們又將注意力轉(zhuǎn)向了這種含銅的氧化物。[3]很快地，1986年1月，他們在自己制備的鋇鑭銅氧樣品中，利用電阻測量觀察到了30K左右的起始轉(zhuǎn)變溫度。[4]這是一個絕對令人興奮但又有些難以置信的結(jié)果。但為了保險起見，經(jīng)驗豐富的繆勒還是堅持繼續(xù)重復(fù)實驗，直到4月中旬，他們才向《物理學雜志》送交了論文。該論文于4月17日為雜志收到，論文被謹慎地題為“鋇鑭銅氧系統(tǒng)中可能的高Tc超導(dǎo)電性”。[5]由于要進一步確認他們發(fā)現(xiàn)的是超導(dǎo)電性，除電阻測量之外，尚需測量其樣品的邁斯納效應(yīng)，但當時他們手頭甚至沒有可用的儀器。定購的儀器到8月份才到貨。[6]貝德諾茲和繆勒迅速調(diào)試好儀器，果然進一步的磁測量支持了他們原來的結(jié)論，當報道新結(jié)果的第二篇論文寄到《歐洲物理快報》時，已是10月22日了。[7]

在超導(dǎo)史上，曾多次有人宣稱發(fā)現(xiàn)了高溫超導(dǎo)體，但最終均以結(jié)果無法為他人所重復(fù)或被證偽而告終。由此大多數(shù)科學家對大多數(shù)發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)體報道總是傾向于持懷疑的態(tài)度。很自然地，與對待重大科研發(fā)現(xiàn)的常規(guī)作法不同，貝德諾茲和繆勒除了送交論文去發(fā)表之外，他們沒有再以任何其他的方式來公布這項劃時代的成果。當然，據(jù)一份文獻所講，在等待測量邁斯納效應(yīng)的儀器到達的這段時間中，他們曾有少數(shù)幾次向為數(shù)不多的人介紹其工作，但聽眾的反應(yīng)“充其量只是不冷不熱”而已。[8]他們的第一篇文章直到9月份才正式發(fā)表（而他們第二篇關(guān)于磁測量的論文的問世已是1987年的事了），因此，在經(jīng)過了半年之后，廣大的物理學界才有可能了解其工作。

1986-1987年間在超導(dǎo)研究領(lǐng)域中出現(xiàn)的重要突破，在世界性的范圍帶來了科學史中罕見的激烈競爭。至今，在拉開了7年“歷史距離”之后，關(guān)于這段歷史，許多當事人和一些記者已發(fā)表了不少著述，但其間說法不一致之處頗多，而前幾年科學史家撰寫的這段歷史，限于當時可得的材料，現(xiàn)在看來也不夠詳盡和全面。[2]基于現(xiàn)有的資料，以及筆者近來對中、日、美參與了當時工作的帶頭科學家所作的訪談，本文將首先回顧有關(guān)歷史背景，然后對從1986年突破出現(xiàn)到1987年初液氮溫區(qū)超導(dǎo)體最初發(fā)現(xiàn)的歷史重新進行梳理，并在最后對此段競爭中出現(xiàn)的若干問題進行簡要的討論。

一、背景與突破的開端

幾十年來，阻礙超導(dǎo)電性得以廣泛應(yīng)用的最重大的障礙之一，就是已知超導(dǎo)體的臨界轉(zhuǎn)變溫度（Tc）太低。雖經(jīng)眾多科學家在此方向的多年努力，但自從1973年在鈮三鍺中發(fā)現(xiàn)23K的臨界轉(zhuǎn)變溫度之后，這一紀錄一直保持了13年之久。如此之低的溫度，通常要用代價昂貴的液氦手段才能獲得，而對液氮溫區(qū)（77K以上）超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)，則似乎成了一個難以實現(xiàn)的夢想。超導(dǎo)研究一度曾處于低潮。但是，1986年，轉(zhuǎn)機終于出現(xiàn)在對氧化物超導(dǎo)體的研究中。

在國際商業(yè)機器公司（IBM）蘇黎世研究實驗室工作的瑞士科學家繆勒（A.Müller）可以說是超導(dǎo)研究領(lǐng)域中的一位“新手”。直到1978年他去IBM在美國的一家研究實驗室作休假研究時，才接觸到了超導(dǎo)問題，并對氧化物超導(dǎo)體的研究產(chǎn)生了興趣。1964年，人們發(fā)現(xiàn)了第一個氧化物超導(dǎo)體，即鍶鈦氧化物，但Tc只有0.3K。1975年由斯萊特（A.W.Sleight）等人發(fā)現(xiàn)的Tc為14K的鋇鉛鉍氧化物超導(dǎo)體，雖然吸引了若干科學家的注意力，但一時也未再有更驚人的進展。1983年夏，繆勒邀請并說服了在同一實驗室工作的貝德諾茲（J.G.Bednorz）一起進行研究，雖然對更年輕些的貝德諾茲來說，高溫超導(dǎo)體的探索是不易有成果因而頗具“風險”的，但他還是在完成其他主要工作之外的業(yè)余時間與繆勒一道從事這項工作。

繆勒和貝德諾茲的最初設(shè)想是，在某些具有可導(dǎo)致畸變的所謂Jahn-Teller效應(yīng)的氧化物中進行尋找。在二年多的時間里，他們先研究了鑭鎳氧化物系統(tǒng)，但沒有成功。1985年，在讀到了法國科學家米歇爾（C.Michel）等人對鋇鑭銅氧化物所做的研究后，他們又將注意力轉(zhuǎn)向了這種含銅的氧化物。[3]很快地，1986年1月，他們在自己制備的鋇鑭銅氧樣品中，利用電阻測量觀察到了30K左右的起始轉(zhuǎn)變溫度。[4]這是一個絕對令人興奮但又有些難以置信的結(jié)果。但為了保險起見，經(jīng)驗豐富的繆勒還是堅持繼續(xù)重復(fù)實驗，直到4月中旬，他們才向《物理學雜志》送交了論文。該論文于4月17日為雜志收到，論文被謹慎地題為“鋇鑭銅氧系統(tǒng)中可能的高Tc超導(dǎo)電性”。[5]由于要進一步確認他們發(fā)現(xiàn)的是超導(dǎo)電性，除電阻測量之外，尚需測量其樣品的邁斯納效應(yīng)，但當時他們手頭甚至沒有可用的儀器。定購的儀器到8月份才到貨。[6]貝德諾茲和繆勒迅速調(diào)試好儀器，果然進一步的磁測量支持了他們原來的結(jié)論，當報道新結(jié)果的第二篇論文寄到《歐洲物理快報》時，已是10月22日了。[7]

在超導(dǎo)史上，曾多次有人宣稱發(fā)現(xiàn)了高溫超導(dǎo)體，但最終均以結(jié)果無法為他人所重復(fù)或被證偽而告終。由此大多數(shù)科學家對大多數(shù)發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)體報道總是傾向于持懷疑的態(tài)度。很自然地，與對待重大科研發(fā)現(xiàn)的常規(guī)作法不同，貝德諾茲和繆勒除了送交論文去發(fā)表之外，他們沒有再以任何其他的方式來公布這項劃時代的成果。當然，據(jù)一份文獻所講，在等待測量邁斯納效應(yīng)的儀器到達的這段時間中，他們曾有少數(shù)幾次向為數(shù)不多的人介紹其工作，但聽眾的反應(yīng)“充其量只是不冷不熱”而已。[8]他們的第一篇文章直到9月份才正式發(fā)表（而他們第二篇關(guān)于磁測量的論文的問世已是1987年的事了），因此，在經(jīng)過了半年之后，廣大的物理學界才有可能了解其工作。

鐵電材料是一類重要的功能材料．它具有介電性、壓電性、熱釋電性、鐵電性以及電光效應(yīng)、聲光效應(yīng)、光折變效應(yīng)和非線性光學效應(yīng)等重要特性，可用于制作鐵電存儲器、熱釋電紅外探測器、空間光調(diào)制器、光波導(dǎo)、介質(zhì)移相器、壓控濾波器等重要的新型元器件。這些元器件在航空航天、通信、家電、國防等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。因此鐵電材料成了近年來高新技術(shù)探究的前沿和熱點之一。

早在遠古時期，人們就知道某些物質(zhì)具有和溫度有關(guān)的自發(fā)電偶極距，因為它們被加熱時具有吸引其它輕小物體的能力。1824年Brewster觀察到許多礦石具有熱釋電性。l880年約·居里和皮·居里發(fā)現(xiàn)當對樣品施加應(yīng)力時出現(xiàn)電極化的現(xiàn)象。但是，早期發(fā)現(xiàn)的熱釋電體沒有一個是鐵電體。在未經(jīng)處理的鐵電單晶中。電疇的極化方向是雜亂的，晶體的凈極化為零，熱釋電響應(yīng)和壓電響應(yīng)也十分微小，這就是鐵電體很晚才被發(fā)現(xiàn)的主要原因。直到l920年，法國人Valasek發(fā)現(xiàn)了羅息鹽(酒石酸鉀鈉，NaKCH4O·4H2o)特異的介電性能，才掀開了鐵電體的歷史。

在鐵電發(fā)展史上的重要歷史事件按年代順序列于表l中。

1四個發(fā)展階段

有關(guān)鐵電的發(fā)展歷史，大體可以分為以下四個階段。

1．1羅息鹽時期一發(fā)現(xiàn)鐵電性

一、指導(dǎo)思想

本學期我們物理教研組工作，將圍繞縣研訓(xùn)中心物理學科工作計劃開展活動，以課堂教學為主渠道，轉(zhuǎn)變教學的行為方式，以課堂教學方式和方法的改革提高課堂教學的有效性。加強本組的學科建設(shè)，落實好教學常規(guī)工作，加強教學研究、學情研究，促進我校物理教學質(zhì)量上新臺階。

二、主要工作及措施

(一)、加強教育教學理論學習，提高物理教師理論素養(yǎng)

1、認真學習《物理課程標準》、《學科標準解讀》等各類課程改革材料。

2、組織教師進行理論學習交流，積極撰寫教學論文(案例)。

職稱論文怎樣定位容易發(fā)表?一般的來說要看作者現(xiàn)在是什么等級，需要進行什么等級的評審，當然了重要的還需要看職稱文件中的各項需求要點等信息，這樣對論文的投稿發(fā)表也才能順利發(fā)表成功!評定職稱對于期刊的選擇上要注意以下這些方面。

一、期刊的品種

通過的要求，嚴格的選刊標準和評估程序來挑選刊源，專業(yè)期刊相對更容易接受本領(lǐng)域的文章。假如用于職稱評審最好挑選本專業(yè)的雜志期刊，這樣在平職稱的過程中會有優(yōu)勢。

二、期刊的定位

一般來說，各種期刊都有自己的辦刊宗旨，比如有的期刊偏重理論研究性，就很少錄入技術(shù)使用的文章。就是屬于同一學科的期刊，刊發(fā)論文的側(cè)重點也有所不同，如物理學科類的期刊，有的側(cè)重于理論研究，有的重視使用實例、實驗改善，有些理論與使用兼收并用，有些只選用科研性的論文。因此挑選一個適當專業(yè)期刊來投稿是很重要的，以防止稿件因不符合所投期刊的領(lǐng)域而被退稿，然后耽誤的時刻。穩(wěn)重挑選一個適宜自己論文內(nèi)容的期刊來投稿，是順暢的要害一步。

三、查看期刊每年刊載的文章數(shù)目

職稱論文如何定位簡單發(fā)表?一般的來說要看作者現(xiàn)在是什么等級，需求進行什么等級的鑒定，當然了重要的還需求看職稱文件中的各項需求要害等信息，這樣對論文的投稿發(fā)表也才干順利發(fā)表成功!鑒定職稱關(guān)于期刊的挑選上要注意以下這些方面。

一、期刊的種類

對經(jīng)過要求，嚴格的選刊標準和評價程序來挑選刊物，專業(yè)期刊相對更簡單接受本領(lǐng)域的文章。假如用于職稱鑒定最好挑選本專業(yè)的雜志期刊，這樣在平職稱的過程中會有優(yōu)勢。

二、期刊的定位

一般來說，每種期刊都有自己的辦刊宗旨，比如有的期刊偏重理論研究性，就很少錄入技能應(yīng)用的文章。就是歸于同一學科的期刊，刊發(fā)論文的側(cè)重點也有所不同，如物理學科類的期刊，有的側(cè)重于理論研究，有的重視應(yīng)用實例、實驗改善，有些理論與應(yīng)用兼收并用，有些只錄用科研性的論文。因而挑選一個恰當專業(yè)期刊來投稿是很重要的，以防止稿件因不符合所投期刊的領(lǐng)域而被退稿，然后耽擱的時間。穩(wěn)重挑選一個適合自己論文內(nèi)容的期刊來投稿，是順利的要害一步。

三、檢查期刊每年刊載的文章數(shù)目