我國科研團隊取得高溫超導(dǎo)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(shù)獎獲得者薛其坤院士領(lǐng)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(shù)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(dǎo)電性，為解決高溫超導(dǎo)機理的科學難題提供了新突破口。

　　超導(dǎo)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(shù)前景。超導(dǎo)現(xiàn)象自1911年被發(fā)現(xiàn)以來，尋找更高溫度的超導(dǎo)材料成為國際科學界的一個重要研究方向。傳統(tǒng)超導(dǎo)體的超導(dǎo)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(dǎo)材料“異軍突起”。然而，鎳基超導(dǎo)材料如何擺脫高壓限制，實現(xiàn)常壓高溫超導(dǎo)？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(lǐng)研究團隊，持續(xù)攻關(guān)。

　　研究團隊自主研發(fā)了“強氧化原子逐層外延”技術(shù)。這項技術(shù)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(gòu)建出結(jié)構(gòu)復(fù)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(shù)不僅為包括寬禁帶半導(dǎo)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(dǎo)等強關(guān)聯(lián)電子系統(tǒng)的人工設(shè)計與制備。

　　研究團隊應(yīng)用這項技術(shù)，開發(fā)鎳基超導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)材料體系。此次突破也表明，通過界面工程優(yōu)化材料設(shè)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(dǎo)。

　　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(lǐng)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(guān)，并取得這項成果。

　　鎳基超導(dǎo)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(dǎo)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(shù)，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(dǎo)乃至量子材料領(lǐng)域的長期自主發(fā)展，奠定了堅實基礎(chǔ)。

《中國教育報》2025年02月19日 第01版