简介:
男,1999年中国科学技术大学物理系本科毕业,2004年中国科学院物理研究所获博士学位。2005-2007年在日本Aoyama-Gakuin University 做博士后研究。现任中国科学院物理研究所研究员,中国科学院大学岗位教授,博士生导师,超导国家重点实验室SC10课题组长。荣获2008年物理所“科技新人奖”、2009年中国科学院“卢嘉锡青年人才奖”、2009年求是基金会“求是杰出科技成就集体奖”、2012年中国物理学会“最有影响论文奖”特等奖,中国科学院青年创新促进会优秀会员,《科学通报》优秀编委奖等。
主要研究方向:
超导是凝聚态物理中最奇特的一种宏观量子现象,被誉为20世纪最伟大的科学发现之一。超导体具有零电阻效应、迈斯纳效应、约瑟夫森效应等独特性质,在强磁场技术、医疗、能源、电力工业、交通、通讯、量子计算等诸多领域具有广阔甚至无法替代的应用前景,发现实用化的室温超导材料将带来一场新的工业技术革命。
在研究物质的元素组成、晶格结构、电磁热输运性质、电子能带结构、与电子有关的各种相互作用等与超导物理相关的规律之基础上,致力于解决两个重大问题:
1. 探索实用化的新型高温超导体以至室温超导体;
2. 探索新一代超强磁场用关键超导材料及其应用。
过去的主要工作及获得的成果:
坚持新型高温超导材料探索研究,创造了铁基高温超导体中55K的最高Tc世界记录,发现硼掺杂碳化硅新超导体(B-doped SiC),发现氟掺杂的镨系、钕系铁基高温超导体(PrFeAsO1-xFx、NdFeAsO1-xFx)并首次将铁基的Tc提高到50K以上,发现氧缺位诱发的十种新型铁基超导体RFeAsO1-x(稀土元素R 为 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Y),发现了系列Cr/Mo基超导体以及其它体系等共三十多种新超导体。发表科研论文160多篇,(有6 篇第一/通讯作者论文引用过百次,其中最高单篇被引用1600多次,总引用>7000次)。国际期刊《New Journal of Physics》关于铁基超导特刊的客座编辑,《科学通报》编委。
发现的一些超导材料:
发现硼掺杂碳化硅新超导体(B-doped SiC),Tc ~ 1.4 K 。
发现新型铁基超导体PrFeAsO1-xFx,Tc ~ 52 K,是世界上第一个Tc 高于50 K的铁基超导体。
发现新型铁基超导体NdFeAsO1-xFx,Tc ~ 52 K。
制备出起始Tc ~ 55 K,零电阻54 K 的铁基超导体SmFeAsO1-xFx,是铁基体超导最高Tc 世界记录。
发现10种无F掺杂的、氧缺位诱导的新型铁基超导体RFeAsO1-x(稀土元素R 为 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Y等),最高Tc ~ 55 K,是世界上首次获得氧缺位型铁基超导体。
发现Ru系的 LaRu2As2 超导体, Tc ~ 7.8 K,是此结构中非铁基的最高Tc 。
发现铁基CaFe2As2非掺杂母体单晶淬火后超导,Tc ~ 25 K。
发现Pd系的 BaPd2As2 超导体, Tc ~ 3.8 K。
发现Ir系的BaIr2As2 超导体, Tc ~ 2.8 K。
发现Co2P型的ScRuSi 超导体,Tc ~ 3.1 K。
发现第一个112 型的铁基母体化合物EuFeAs2,通过Eu位掺La超导,Tc ~ 11 K,而Fe位掺Co超导 Tc 达 28 K。
发现首个133型Cr系准一维结构超导体KCr3As3,空气中稳定,Tc ~ 5 K。
发现133型Cr系准一维结构超导体RbCr3As3,Tc ~ 7.3 K。
发现233型Cr系准一维结构超导体Na2Cr3As3,Tc ~ 8.6 K,为目前Cr系超导最高Tc 。
发现首个MoAs型准一维结构超导体K2Mo3As3,Tc ~ 10.4 K,是第一个Tc 超过10K的准一维超导体。
发现MoAs型准一维结构超导体Rb2Mo3As3,Tc ~ 10.6 K,和Cs2Mo3As3,Tc ~ 11.5 K,是目前Tc 最高的准一维超导体。
发现122结构的LaPd2Bi2 超导体, Tc ~ 2.8 K。
发现具有新型BiCl平面层状结构的超导体Bi3O2S2Cl,Tc ~ 3.5 K。
发现T2相的Mo基超导体Mo5GeB2,Tc ~ 5.8 K。
发现Mo5Si3相的Mo基超导体Mo5Si2As,Tc ~ 7.7 K,和Mo5Si1.5P1.5,Tc 达到 10.8 K。
发现新型团簇结构超导体Mo4Ga20As,Tc ~ 5.6 K。
发现一种电子盐型超导体Nb5Ir3N,Tc ~ 8.7 K。
代表性论文及专利:
- Qing-Song Yang, Bin-Bin Ruan, Meng-Hu Zhou, Ya-Dong Gu, Kang Zhao, Yun-Qing Shi, Jun-Kun Yi, Le-Wei Chen, Ming-Wei Ma, Gen-Fu Chen, and Zhi-An Ren, Superconductivity in Nb5Ir3N: a nitrogen-filled electride, , Superconductor Science & Technology, 37, 075003 (2024).
- Rustem Khasanov, Bin-Bin Ruan, Yun-Qing Shi, Gen-Fu Chen, Hubertus Luetkens, Zhi-An Ren, and Zurab Guguchia, Tuning of the flat band and its impact on superconductivity in Mo5Si3Px, Nature Communications, 15, 2197 (2024).
- Bin-Bin Ruan, Jun-Nan Sun, Meng-Hu Zhou, Qing-Song Yang, Ya-Dong Gu, Gen-Fu Chen, Lei Shan, and Zhi-An Ren, Superconductivity Induced by Site-Selective Arsenic Doping in Mo5Si3, Inorganic Chemistry, 10.1021 (2022).
- M. H. Zhou, Y. D. Gu, B. B. Ruan, Q. S. Yang, G. F. Chen, and Z. A. Ren, Synthesis, Crystal Structure and Physical Properties of a Novel Quaternary Selenide Cu6GeWSe8, Journal of Solid State Chemistry, 301, 122357 (2021).
- Jia Yu, Tong Liu, BinBin Ruan, Kang Zhao, QingSong Yang, MengHu Zhou, and ZhiAn Ren, Co-Doping Effects on Magnetism and Superconductivity in the 112-Type EuFeAs2 System, Science China-Physics Mechanics & Astronomy, 64, 267411 (2021).
- Bin-Bin Ruan, Qing-Song Yang, Meng-Hu Zhou, Gen-Fu Chen, and Zhi-An Ren, Superconductivity in a New T-2-Phase Mo5GeB2, Journal of Alloys and Compounds, 868, 159230 (2021).
- K. Zhao, Q. G. Mu, B. B. Ruan, T. Liu, B. J. Pan, M. H. Zhou, S. Zhang, G. F. Chen, and Z. A. Ren, Synthesis and Superconductivity of a Novel Quasi-One-Dimensional Ternary Molybdenum Pnictide Cs2Mo3As3, APL Materials, 8, 031103031103 (2020).
- Xing-Yuan Hou, Fan Zhang, Xin-Hai Tu, Ya-Dong Gu, Meng-Di Zhang, Jing Gong, Yu-Bing Tu, Bao-Tian Wang, Wen-Gang Lv, Hong-Ming Weng, Zhi-An Ren, Gen-Fu Chen, Xiang-De Zhu, Ning Hao, and Lei Shan, Inelastic Electron Tunneling in 2h-TaxNb1-xSe2 Evidenced by Scanning Tunneling Spectroscopy, Physical Review Letters, 124, 106403 (2020).
- Bin-Bin Ruan, Kang Zhao, Qing-Ge Mu, Bo-Jin Pan, Tong Liu, Huai-Xin Yang, Jian-Qi Li, Gen-Fu Chen, and Zhi-An Ren, Superconductivity in Bi3O2S2Cl with Bi-Cl Planar Layers, Journal of the American Chemical Society, 1413404-08 (2019).
- Qing-Ge Mu, Bin-Bin Ruan, Bo-Jin Pan, Tong Liu, Kang Zhao, Gen-Fu Chen, and Zhi-An Ren, Na-Doping Effects on Structural Evolution and Superconductivity in (K1-xNax)(2)Cr3As3 (x=0-1), Journal of Physics-Condensed Matter, 31, 225701225701 (2019).
- Q. M. Liang, T. Liu, C. Y. Xi, Y. Y. Han, G. Mu, L. Pi, Z. A. Ren, and Z. S. Wang, Upper Critical Field and Its Anisotropy in RbCr3As3, Physical Review B, 100, 214512 (2019).
- Qing-Ge Mu, Bin-Bin Ruan, Kang Zhao, Bo-Jin Pan, Tong Liu, Lei Shan, Gen-Fu Chen, and Zhi-An Ren, Superconductivity at 10.4 K in a Novel Quasi-One-Dimensional Ternary Molybdenum Pnictide K2Mo3As3, Science Bulletin, 63, 952-56 (2018).
- Qing-Ge Mu, Bin-Bin Ruan, Bo-Jin Pan, Tong Liu, Jia Yu, Kang Zhao, Gen-Fu Chen, and Zhi-An Ren, Ion-Exchange Synthesis and Superconductivity at 8.6 K of Na2Cr3As3 with Quasi-One-Dimensional Crystal Structure, Physical Review Materials, 2, 034803 (2018).
- Q. G. Mu, B. J. Pan, B. B. Ruan, T. Liu, K. Zhao, L. Shan, G. F. Chen, and Z. A. Ren, Superconductivity in Lapd2bi2 with CaBe2Ge2-Type Structure, Science China-Physics Mechanics & Astronomy, 61, 127409 (2018).
- J. Yu, T. Liu, B. J. Pan, B. B. Ruan, X. C. Wang, Q. G. Mu, K. Zhao, G. F. Chen, and Z. A. Ren, Discovery of a Novel 112-Type Iron-Pnictide and La-Doping Induced Superconductivity in Eu1 -xLaxFeAs2 (x=0-0.15), Science Bulletin, 62, 218-21 (2017).
- X. C. Wang, B. B. Ruan, J. Yu, B. J. Pan, Q. G. Mu, T. Liu, G. F. Chen, and Z. A. Ren, Superconductivity in the Ternary Iridium-Arsenide BaIr2As2, Superconductor Science & Technology, 30, 035007 (2017).
- B. B. Ruan, X. C. Wang, J. Yu, B. J. Pan, Q. G. Mu, T. Liu, G. F. Chen, and Z. A. Ren, Superconductivity at 3.1k in the Orthorhombic Ternary Silicide ScRuSi, Superconductor Science & Technology, 30, 025008 (2017).
- T. Liu, Q. G. Mu, B. J. Pan, J. Yu, B. B. Ruan, K. Zhao, G. F. Chen, and Z. A. Ren, Superconductivity at 7.3 K in the 133-Type Cr-Based RbCr3As3 Single Crystals, EPL, 120, 27006 (2017).
- Qing-Ge Mu, Bin-Bin Ruan, Bo-Jin Pan, Tong Liu, Jia Yu, Kang Zhao, Gen-Fu Chen, and Zhi-An Ren, Superconductivity at 5 K in Quasi-One-Dimensional Cr-Based KCr3As3 Single Crystals, Physical Review B, 96, 140504 (2017).
- Q. Guo, B. J. Pan, J. Yu, B. B. Ruan, D. Y. Chen, X. C. Wang, Q. G. Mu, G. F. Chen, and Z. A. Ren, Superconductivity at 7.8 K in the Ternary LaRu2As2 Compound, Science Bulletin, 61, 921-24 (2016).
- D. Y. Chen, J. Yu, B. B. Ruan, Q. Guo, L. Zhang, Q. G. Mu, X. C. Wang, B. J. Pan, G. F. Chen, and Z. A. Ren, Superconductivity in Undoped CaFe2As2 Single Crystals, Chinese Physics Letters, 33, 067402 (2016).
- C. T. Chen, C. C. Tsuei, M. B. Ketchen, Z. A. Ren, and Z. X. Zhao, Integer and Half-Integer Flux-Quantum Transitions in a Niobium-Iron Pnictide Loop, Nature Physics, 6, 260-64 (2010).
- Z. A. Ren, and Z. X. Zhao, Research and Prospects of Iron-Based Superconductors, Advanced Materials, 21, 4584-92 (2009).
- Z. A. Ren, J. Yang, W. Lu, W. Yi, G. C. Che, X. L. Dong, L. L. Sun, and Z. X. Zhao, Superconductivity at 52 K in Iron Based F Doped Layered Quaternary Compound PrO1-xFxFeAs, Materials Research Innovations, 12, 105-06 (2008).
- Z. A. Ren, W. Lu, J. Yang, W. Yi, X. L. Shen, Z. C. Li, G. C. Che, X. L. Dong, L. L. Sun, F. Zhou, and Z. X. Zhao, Superconductivity at 55k in Iron-Based F-Doped Layered Quaternary Compound SmO1-xFxFeAs, Chinese Physics Letters, 25, 2215-16 (2008).
目前的研究课题及展望:
新型高温超导材料探索研究,国家自然科学基金面上项目,中国科学院下一代高场超导磁体关键科学与技术战略先导专项,科技部“变革性技术关键科学问题”重点专项,中国科学院青年创新促进会优秀会员基金等。
培养研究生情况:
已毕业博士研究生8名,在读7人;拟每年招收硕博研究生、博士后等2-3人。科学探索基于兴趣,欢迎对高温超导、室温超导探索研究等相关方向有浓厚兴趣的物理、化学、材料等专业的学生联系报考。
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