在科技飞速发展的今天,超导技术一直是全球科研领域的焦点。近日,一则振奋人心的消息传来:我国超导研究又有新突破!南方科技大学、粤港澳大湾区量子科学中心与清华大学联合组成的研究团队取得重大成果,让世界为之瞩目。
此次研究的关键在于,团队在常压环境下实现了镍氧化物材料的高温超导电性,超导起始转变温度突破40开尔文(K),相当于零下233摄氏度 ,并且成功观测到“零电阻”和“抗磁性”的双重特征。这一发现意义非凡,使镍基材料成为继铜基、铁基之后,第三类在常压下突破40K“麦克米兰极限”的高温超导材料体系,为解决高温超导机理这一科学难题开辟了全新路径。
为了实现这一突破,由薛其坤院士和陈卓昱副教授带领的平均年龄不到30岁的年轻科研团队,历经三年持续攻关。他们自主研发出“强氧化原子逐层外延”技术,这一技术堪称神奇,能够在氧化能力比传统方法强上万倍的条件下,实现原子层的逐层生长,并精确控制化学配比,就如同在纳米尺度上精心“搭原子积木”,构建出结构复杂、热力学亚稳,但晶体质量近乎完美的氧化物薄膜。
随后,研究团队将这一技术应用于镍基超导材料的开发。在原子级平滑的基片上,精确排列镍、氧等原子,构建出厚度仅几纳米的超薄膜。尤其是在极强的氧化环境下,通过界面工程实现了“原子铆钉术”,成功固定住原本需要极高压环境下才能稳定存在的原子结构。经过对一千多片样品的反复试验,终于成功获得常压下的超导电性。
值得一提的是,在这场全球竞争异常激烈的镍基超导研究中,美国斯坦福大学等团队几乎同时也报告了类似材料体系中的常压超导电性。但中国团队凭借全部采用国产仪器,发展独特的强氧化能力薄膜生长技术,成功获得了晶体质量更高的薄膜材料,不仅实现了科学上的突破性发现,更为我国在超导乃至量子材料领域的长期自主发展筑牢了根基。
超导技术的应用前景极为广阔。在能源传输领域,利用超导材料零电阻的特性,可大大降低输电损耗,提高能源利用效率;在医疗领域,超导磁共振成像技术能够为医生提供更清晰、准确的人体内部图像,助力疾病诊断;在交通领域,超导磁悬浮列车有望实现更高速、更稳定的运行 。
此次我国超导研究的新突破,不仅彰显了我国科研实力的强大,更为未来科技发展注入了强大动力。相信在科研人员的不懈努力下,超导技术将不断取得新进展,为人类社会的发展带来更多惊喜。让我们共同期待超导技术在各个领域的广泛应用,开启更加美好的未来!