我国科学家在高温超导领域取得里程碑式进展!由中国科学院院士薛其坤、南方科技大学副教授陈卓昱领衔的联合研究团队,今日在国际顶级期刊《自然》发表最新成果,宣布成功在常压下实现镍氧化物材料的高温超导电性,使镍基材料成为继铜基、铁基之后第三类突破“麦克米兰极限”的高温超导体系。这一发现为揭示高温超导机理提供了全新突破口,标志着我国在量子材料研究领域迈入国际领先行列。
核心突破:常压下实现超导的“原子积木术”
研究团队通过自主研发的“强氧化原子逐层外延”技术,在纳米尺度上精确操控镍、氧等原子排列,构建出厚度仅几纳米的超薄膜材料。该技术突破传统方法的氧化能力极限,以比常规条件强上万倍的氧化环境实现原子级精准生长,如同“搭原子积木”般稳定了原本需高压维持的晶体结构。
实验数据显示,该镍基材料在常压、零下233摄氏度(即40K)以上即呈现零电阻和完全抗磁性,符合高温超导标准。团队历经三年攻关,测试超千份样品,最终通过界面工程创新“原子铆钉术”,攻克了高压环境依赖难题。
科学意义:破解高温超导机理的“三棱镜”
镍基、铜基与铁基三类高温超导体的电子结构差异显著,此次突破为对比研究提供了全新维度。通过三类材料的相互作用机制分析,科学家有望揭示高温超导电子配对的核心规律,从而破解困扰学界近40年的“量子迷宫”。
值得注意的是,美国斯坦福大学团队同期报告了类似成果,但我国研究凭借完全自主技术路径和国产仪器设备,实现了更高晶体质量的薄膜制备,彰显了科技自主创新能力。
应用前景:能源与信息技术的颠覆性潜力
超导材料的零电阻特性被誉为“电力高速公路上的零能耗跑车”,其应用将大幅降低能源传输损耗,推动核磁共振成像、量子计算、磁悬浮列车等技术革新。研究团队指出,通过进一步优化设计,镍基材料有望在液氮温区(零下196摄氏度)实现超导,这将极大降低应用成本。
创新范式:科研与产业协同突破“卡脖子”难题
此次攻关中,团队与本土高端装备制造企业深度联动,开创“科研牵引-联合开发-迭代升级”的协同研发模式,为国产精密仪器和材料制备技术积累了关键经验。薛其坤院士表示,这一成果不仅为超导研究开辟新方向,更为我国量子科技长远发展奠定了自主可控的基础。