由南方科技大學、粵港澳大灣區量子科學中心與清華大學聯合組成的研究團隊於2月18日在國際學術期刊《自然》線上發表研究成果，在常壓環境下實現了鎳氧化物材料的高溫超導電性，超導起始轉變溫度突破40開爾文（K），相當於零下233攝氏度，觀測到零電阻和抗磁性的雙重特征。這一發現使鎳基材料成為繼銅基、鐵基之后，第三類在常壓下突破40K“麥克米蘭極限”的高溫超導材料體系，為解決高溫超導機理的科學難題提供了全新突破口。

“超導好比電力高速公路上的‘零能耗跑車’，電流通過時完全沒有損耗，被廣泛認為具有顛覆性的技術前景。傳統超導體的超導最高轉變溫度為40K，也就是‘麥克米蘭極限’。”團隊負責人陳卓昱表示，此前，銅基和鐵基兩類材料的超導轉變溫度突破了“麥克米蘭極限”，被稱為高溫超導體，但高溫超導機理復雜，如何擺脫高壓限制、實現常壓高溫超導，近年來成為全球科學家競相追逐的目標。

針對這一挑戰，3年來，由薛其坤院士與陳卓昱率領的研究團隊持續攻關，自主研發了“強氧化原子逐層外延”技術。“我們將這項技術應用於鎳基超導材料的開發之中：在原子級平滑的基片之上，精確排列鎳、氧等原子，構建出厚度僅幾納米的超薄膜。在極強的氧化環境下，通過界面工程，實現了‘原子鉚釘術’，固定住了原本需要極高壓環境下才能穩定存在的原子結構。”陳卓昱說，我們試驗了1000多片樣品，最后成功地獲得了常壓下的超導電性。通過精密的電磁輸運測量，觀測到了零電阻與抗磁性，確認了高溫超導電性的存在。此次突破也表明，通過界面工程優化材料設計，有望在更高的溫度，例如液氮溫區實現鎳基超導。

研究中，團隊全部採用國產儀器，發展了獨特的強氧化能力薄膜生長技術，成功獲得了晶體質量更高的薄膜材料，不僅實現了科學上的突破性發現，更為我國在超導乃至量子材料領域的長期自主發展奠定了堅實基礎。

該研究已引發國際學術界高度關注。鎳基、銅基與鐵基三類高溫超導體電子結構相異，通過三者的對比研究，可以深入理解高溫超導電子配對的核心機制，為破解高溫超導機理這一世紀科學難題提供關鍵鑰匙。超導機理的突破不僅將深化人類對量子物質行為的理解，更將為能源、信息、醫療等領域的顛覆性技術奠定科學基石，有力推動社會生產力的提升和科技創新發展。（記者黨文婷、嚴聖禾）

分享讓更多人看到