超导体指的是在特定转变温度之下电阻为零且呈现完全抗磁性的材料,能广泛应用于电力传输和储能、医学成像、磁悬浮列车、量子计算等领域,具有重要的科学研究和技术应用价值。 复旦大学物理学系赵俊教授团队成功发现了新型高温超导体La4Ni3O10,并通过高压光学浮区技术生长出了高质量的三层镍氧化物单晶样品,证实了镍氧化物中具有压力诱导的体超导电性(bulk superconductivity),其超导体积分数高达86%,标志着高温超导研究领域的又一重要突破。 研究团队经过长期不懈的努力,克服了镍氧化物单晶样品生长条件苛刻的难题,在特定的高氧压环境下,保持高温和尖锐的温度梯度,成功合成了纯相的三层La4Ni3O10镍氧化物单晶样品。这些样品在低于超导临界温度下表现出了零电阻和完全抗磁的迈斯纳效应,其超导体积分数与铜氧化物高温超导体相当,从而有力证明了镍氧化物的体超导性质。 进一步通过中子衍射和X射线衍射测量,研究团队精确测定了材料的晶格结构和氧原子坐标及含量,发现这些单晶样品中几乎没有顶点氧缺陷。这一发现为理解高温超导机理提供了新的视角和平台,揭示了镍氧化物超导可能与铜氧化物超导具有不同的层间耦合机制。在69 GPa的压力下,La4Ni3O10的超导临界温度达到30K,这一结果不仅证实了镍氧化物的体超导性质,还精细刻画了其在压力下的超导相图,阐明了电荷密度波/自旋密度波、超导、奇异金属行为和晶体结构相变之间的关系。 复旦大学的这一发现不仅推动了基础科学的进步,也为全球科研人员提供了宝贵的研究材料和新的研究方向。随着技术的不断发展和研究的深入,这一创新成果未来在电力传输、能源储存、医学成像、磁悬浮列车、量子计算等领域可能产生广泛的实际应用,引领我们进入一个全新的超导时代。 相关研究成果以“Superconductivity in pressurized trilayer La4Ni3O10-δ single crystals”为题发表于最新一期的《自然》(Nature)上。Nature同期在“新闻和观点”(News&Views)专栏以“The search for superconductivity widens”为题对该文进行亮点推荐和介绍。