我科学家实现镍氧化物常压高温超导

由南方科技大学、粤港澳大湾区量子科学中心与清华大学联合组成的研究团队于2月18日在国际学术期刊《自然》线上发表研究成果，在常压环境下实现了镍氧化物材料的高温超导电性，超导起始转变温度突破40开尔文(K)，相当于零下233摄氏度，观测到零电阻和抗磁性的双重特征。这一发现使镍基材料成为继铜基、铁基之后，第三类在常压下突破40K“麦克米兰极限”的高温超导材料体系，为解决高温超导机理的科学难题提供了全新突破口。

“超导好比电力高速公路上的‘零能耗跑车’，电流通过时完全没有损耗，被广泛认为具有颠覆性的技术前景。传统超导体的超导最高转变温度为40K，也就是‘麦克米兰极限’。”团队负责人陈卓昱表示，此前，铜基和铁基两类材料的超导转变温度突破了“麦克米兰极限”，被称为高温超导体，但高温超导机理复杂，如何摆脱高压限制、实现常压高温超导，近年来成为全球科学家竞相追逐的目标。

针对这一挑战，3年来，由薛其坤院士与陈卓昱率领的研究团队持续攻关，自主研发了“强氧化原子逐层外延”技术。“我们将这项技术应用于镍基超导材料的开发之中:在原子级平滑的基片之上，精确排列镍、氧等原子，构建出厚度仅几纳米的超薄膜。在极强的氧化环境下，通过界面工程，实现了‘原子铆钉术’，固定住了原本需要极高压环境下才能稳定存在的原子结构。”陈卓昱说，我们试验了1000多片样品，最后成功地获得了常压下的超导电性。通过精密的电磁输运测量，观测到了零电阻与抗磁性，确认了高温超导电性的存在。此次突破也表明，通过界面工程优化材料设计，有望在更高的温度，例如液氮温区实现镍基超导。

研究中，团队全部采用国产仪器，发展了独特的强氧化能力薄膜生长技术，成功获得了晶体质量更高的薄膜材料，不仅实现了科学上的突破性发现，更为我国在超导乃至量子材料领域的长期自主发展奠定了坚实基础。

该研究已引发国际学术界高度关注。镍基、铜基与铁基三类高温超导体电子结构相异，通过三者的对比研究，可以深入理解高温超导电子配对的核心机制，为破解高温超导机理这一世纪科学难题提供关键钥匙。超导机理的突破不仅将深化人类对量子物质行为的理解，更将为能源、信息、医疗等领域的颠覆性技术奠定科学基石，有力推动社会生产力的提升和科技创新发展。

《光明日报》

免责声明：该文章系本站转载，旨在为读者提供更多信息资讯。所涉内容不构成投资、消费建议，仅供读者参考。