我国科学家在常压镍基高温超导领域再获突破

  新华社深圳4月9日电（记者白瑜）我国科学家9日宣布在常压镍基高温超导领域再获突破，通过原子级精准工程创制新型常压镍基氧化物超导材料。

  南方科技大学量子功能材料全国重点实验室和物理系、粤港澳大湾区量子科学中心薛其坤—陈卓昱团队，与中国科学技术大学沈大伟团队等合作，4月8日晚在国际学术期刊《自然》发表最新研究成果，在极端氧化条件下通过人工设计原子堆叠序列，创制出单层—双层超结构和双层—三层超结构两种全新常压高温超导体，并结合角分辨光电子能谱，识别出了超导态对应的电子能带结构，为破解高温超导机理提供了关键实验依据。

  上述成果是在2024年末同一联合研究团队发现并确立常压镍基高温超导电性的基础上取得的重要进展。从实现常压镍基高温超导，到提升超导性能，再到人工创制全新超导材料并揭示其电子结构起源，这一系列突破体现了我国在高温超导这一前沿科研方向上的持续自主创新能力。

  高温超导是凝聚态物理领域最重要的研究前沿之一。继铜基和铁基高温超导体之后，镍基材料被认为是有希望揭示高温超导机理的第三类体系。然而，镍基超导材料的合成与控制面临一个根本性的矛盾：实现超导所必需的高度氧化状态，与实现晶格稳定生长之间存在热力学冲突。这就好比要同时烧制瓷器的瓷胎和釉面——瓷胎成型需要温和稳定的环境，釉面显色则需要猛火强氧，两道工序的条件针锋相对，传统方法很难兼顾。

  研究团队自主研发的“强氧化原子逐层外延”技术，巧妙地破解了这一难题。该技术营造出超强的氧化氛围，开辟出一个极端非平衡的生长区间，使薄膜在生长过程中一步完成结构构建与充分氧化。这如同在纳米世界中，一边逐层搭建“原子积木”，一边实时锁定每一层的化学状态，按照人工设计的蓝图，精确排列镧、镨、镍等原子，从而构建出从纯双层到复杂超结构等一系列超导薄膜，晶体质量趋于完美。这种在超强氧化条件下的原子级工程能力，是氧化物薄膜外延生长领域的技术跨越，不仅为镍基超导研究提供了独一无二的实验平台，也为破解各类氧化物材料的缺氧难题提供了全新的解决思路。