我國科研團隊取得高溫超導研究重大突破

　　本報深圳2月18日訊（通訊員 韓文嘉 記者 劉盾）記者今天獲悉，由國家最高科學技術獎獲得者薛其坤院士領銜的南方科技大學、粵港澳大灣區(qū)量子科學中心與清華大學聯(lián)合研究團隊于北京時間2月18日在國際學術期刊《自然》線上發(fā)表研究成果，發(fā)現(xiàn)常壓下鎳氧化物的高溫超導電性，為解決高溫超導機理的科學難題提供了新突破口。

　　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。超導現(xiàn)象自1911年被發(fā)現(xiàn)以來，尋找更高溫度的超導材料成為國際科學界的一個重要研究方向。傳統(tǒng)超導體的超導最高轉(zhuǎn)變溫度為40K（熱力學溫度，相當于零下233.15攝氏度），又稱“麥克米蘭極限”。

　　近年來，鎳基超導材料“異軍突起”。然而，鎳基超導材料如何擺脫高壓限制，實現(xiàn)常壓高溫超導？這成為全球科學家競相追逐的目標。3年來，薛其坤與南科大副教授陳卓昱率領研究團隊，持續(xù)攻關。

　　研究團隊自主研發(fā)了“強氧化原子逐層外延”技術。這項技術可在氧化能力比傳統(tǒng)方法強上萬倍的條件下，依然實現(xiàn)原子層的逐層生長，并精確控制化學配比。這如同在納米尺度上“搭原子積木”，構建出結(jié)構復雜、熱力學亞穩(wěn)，但晶體質(zhì)量趨于完美的氧化物薄膜。這項技術不僅為包括寬禁帶半導體等各類氧化物的缺氧難題提供了解決方案，還極大地拓展了高溫超導等強關聯(lián)電子系統(tǒng)的人工設計與制備。

　　研究團隊應用這項技術，開發(fā)鎳基超導材料。研究團隊試驗了1000多片樣品，最后在常壓環(huán)境下，實現(xiàn)了鎳氧化物材料的高溫超導電性。這一發(fā)現(xiàn)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。此次突破也表明，通過界面工程優(yōu)化材料設計，很有希望在更高的溫度，例如液氮溫區(qū)實現(xiàn)鎳基超導。

　　令人欣喜的是，實現(xiàn)這一重大突破的科研團隊平均年齡僅28歲。團隊負責人陳卓昱僅35歲。在他直接率領下，主要由博士后和在讀研究生組成的研究團隊，努力開展攻關，并取得這項成果。

　　鎳基超導研究是當前國際科學界的前沿熱點。美國斯坦福大學的研究團隊與合作者幾乎在同時，也報告了類似材料體系中的常壓超導電性。中美團隊研究路徑獨立，實驗相互印證。特別值得一提的是，中國團隊全部采用國產(chǎn)儀器，發(fā)展了獨特的強氧化能力薄膜生長技術，成功獲得了晶體質(zhì)量更高的薄膜材料。這不僅實現(xiàn)了科學上的突破性發(fā)現(xiàn)，更為我國在超導乃至量子材料領域的長期自主發(fā)展，奠定了堅實基礎。

《中國教育報》2025年02月19日 第01版