7月12日，國際期刊《自然》刊登中山大學教授王猛團隊主導的科學成果：首次發(fā)現(xiàn)一種在液氮溫區(qū)壓力下超導的鎳氧化物超導體。這是繼銅氧化物之后，科學家發(fā)現(xiàn)的第二種在液氮溫區(qū)超導的全新材料，也是我國科研人員在高溫超導領域取得的一項突破性成果，有望推動破解高溫超導機理，使設計和預測高溫超導材料成為可能，實現(xiàn)更廣泛更大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化應用。
“生長這根幾厘米長的料棒，我們花了兩年多的時間?！痹谥猩酱髮W物理學院實驗室，王猛指著櫥柜里看似不起眼的黑色料棒說。
這件高溫超導新材料單晶樣品，此前在王猛團隊自主搭建的高壓實驗研究平臺以及華南理工大學、中國科學院物理研究所、北京同步輻射裝置的實驗研究中，已確定在壓力下轉(zhuǎn)變?yōu)橐旱獪貐^(qū)的高溫超導體，超導轉(zhuǎn)變溫度高達80K（約零下192.15攝氏度）。理論方面，團隊則與清華大學教授張廣銘、中山大學教授姚道新合作指出了一種導致高溫超導的可能因素。
在此之前，銅氧化物是唯一在液氮溫區(qū)超導的固體材料。該成果在審稿階段于科研論文預印平臺公布后，即引起了凝聚態(tài)物理研究領域的關(guān)注，在國際上成為研究熱點，在一個月左右的時間里已有10余篇相關(guān)理論和實驗工作相繼公布。王猛團隊的論文也得到了《自然》審稿人的高度評價，認為它“具有突出重要性”，是“開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)”。
自1911年科學家首次發(fā)現(xiàn)汞的零電阻現(xiàn)象之后，人類在超導領域的研究已歷百年，但時至今日，這仍是一個充滿發(fā)現(xiàn)與挑戰(zhàn)的領域。超導材料具有零電阻、抗磁性，在醫(yī)療、電力、能源、交通、信息、量子計算、精密測量等方面已有重要應用，比如地月距離高精度測量用的就是超導單光子探測技術(shù)，量子計算用的是超導量子比特，以及醫(yī)院里常見的核磁共振成像儀等。但超導電性往往在40K以下的溫度發(fā)生，嚴重限制了超導材料的應用。
因此，科學家們不斷追求發(fā)現(xiàn)超導轉(zhuǎn)變溫度進入液氮溫區(qū)的超導材料。液氮廉價而易得，進入液氮溫區(qū)，意味著更容易達到超導條件，在應用方面具有更大潛力。
1986年，瑞士科學家率先發(fā)現(xiàn)一種在35K超導的銅氧化物，后經(jīng)多國科學家共同努力將超導轉(zhuǎn)變溫度提高到了77K（即進入液氮溫區(qū)）以上。如今，新的高溫超導材料體系被中國科學家發(fā)現(xiàn)，這為世界超導研究開辟了新領域。
“科學家在銅氧化物超導電性研究中掌握了很多實驗現(xiàn)象和規(guī)律，然而與高溫超導的因果關(guān)系無法確定?！睆垙V銘認為，鎳氧化物超導體具有不同于銅氧高溫超導體的晶體結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)，今后科學家可以在這一新的材料體系中進行研究，使設計和預測高溫超導材料成為可能。
“目前，該單晶樣品需要在14吉帕壓力下才能實現(xiàn)超導，我們團隊正在攻關(guān)，希望生長出在常壓下液氮溫區(qū)超導的鎳氧化物超導體?！蓖趺驼f。
《 人民日報 》（ 2023年07月14日 13 版）
（責任編輯：蔡文斌）
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