在納米尺度上“搭原子積木”薛其坤團隊在常壓環境下實現鎳基高溫超導

　近日，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、粵港澳大灣區量子科學中心與清華大學聯合研究團隊，發現常壓下鎳氧化物的高溫超導電性相關研究成果在《自然》雜志發表，為解決高溫超導機理的科學難題提供了新的突破口。

　　薛其坤團隊在常壓環境下實現了鎳氧化物材料的高溫超導電性，使鎳基材料成為繼銅基、鐵基之后，第三類在常壓下突破40開爾文（K）“麥克米蘭極限”的高溫超導材料體系。

　　南方科技大學在成果發布會上介紹，薛其坤研究團隊自主研發出“強氧化原子逐層外延”技術。研究團隊將該技術應用于鎳基超導材料的開發后，可在氧化能力比傳統方法強上萬倍的條件下，依然實現原子層的逐層生長；并能夠精確控制化學配比，如同在納米尺度上“搭原子積木”，構建出結構復雜、熱力學亞穩、但晶體質量趨于完美的氧化物薄膜；團隊還在極強氧化環境下，通過界面工程，實現“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。

　　超導材料具有常規材料所不具備的零電阻、完全抗磁性等宏觀量子效應。高溫超導新材料也是近年來科學界關注的熱門研究領域，有望在電力傳輸、醫學、超算等領域產生變革性影響。

　　多年來，世界各國科學家圍繞高溫超導現象進行了各種形式的深入研究，研究高溫超導的一個重要課題是尋找新型高溫超導體。鎳基超導研究也是當前國際科學界的前沿熱點，這也是繼鐵基和銅氧化物之后的第三種超導體。美國斯坦福大學的研究團隊與合作者同樣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。

　　去年7月，復旦大學物理系教授趙俊團隊已經率先在《自然》雜志發表重磅研究成果，成功研制出三層鎳氧化物La4Ni3O10高質量單晶樣品，并證實了鎳氧化物中具有壓力誘導的體超導電性。

　　趙俊此前向第一財經記者介紹稱，鎳氧化物的超導體積分數達到86%，與銅氧化物高溫超導體接近，被認為是實現高溫超導電性的重要候選材料之一。

　　盡管鎳元素在元素周期表中緊鄰銅元素，但經過幾十年的研究，人們發現在鎳氧化物中實現超導電性的條件十分苛刻。“新的超導體的發現，為高溫超導領域的研究提供了新的視角和平臺。”趙俊對第一財經記者說道。

　　不過，高溫超導的形成機制仍有很多未解之謎，每一個新發現都只是提供了一塊“拼圖”。中國科學院物理研究所研究員羅會仟對第一財經記者表示：“目前關于新型高溫超導體的研究仍然非常基礎，距離實際的應用還非常遙遠。”