在纳米尺度“搭原子积木” 我国科学家创制全新常压镍基超导材料
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2026-04-10 02:51:55
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本文转自【央视新闻客户端】;

让电流几乎无损耗地传输,让磁悬浮跑得更稳、更快,甚至为未来量子技术打开新空间,这些都离不开一种神奇的物理现象——超导。

近日,由薛其坤院士领衔的联合研究团队在国际顶级学术期刊《自然》发表最新成果。继去年在国际上率先实现常压镍基高温超导之后,团队这次又进一步通过人工设计原子堆叠序列,创制出两种全新的常压镍基超结构超导材料,并确立了超导态对应的关键电子结构特征,为破解高温超导机理这一世界性难题提供了重要线索。

画面中这块冒着气,悬浮在轨道上奔跑的材料就是高温超导体。所谓超导,就是材料电阻完全消失、电流无损流动的现象。超导通常要在极低的温度下才能工作,接近绝对零度。自超导现象被发现以来,找到温度更高、性能更稳定的新型超导材料,一直是国际科学界竞相追逐的目标。由于具有独特的电子结构特征,近年来,镍基氧化物成了高温超导重要的研究方向。

但镍基材料研究一直有个难题:超导所需要的强氧化环境,和材料稳定生长所需要的条件彼此矛盾。围绕这一难题,团队研发出一种能在极强的氧化环境下,实现纳米尺度“搭原子积木”的技术。使用这项技术,团队构建出一系列镍基薄膜材料,并在其中发现了两款可在常压下实现高温超导的全新材料。与此同时,研究团队还通过对不同结构材料的系统比较,锁定了决定超导性能的关键“电子基因”。

南方科技大学量子功能材料全国重点实验室副教授 陈卓昱:我们发现镍基高温超导出现的同时,在动量空间的顶角附近也能看到一个“电子口袋”。这次的实验就表明“电子口袋”可能和超导有非常关键的连接。

这一发现进一步确立了原子结构与超导现象之间的内在关联,为破解镍基超导机理提供了重要实验依据。据专家介绍,支撑这一系列突破的核心实验设备和低温真空传输技术,均源于团队与国内企业的协同攻关,展现了我国在量子材料创制领域的持续创新能力。

中国科学院院士、南方科技大学校长 薛其坤:能制备出新的镍氧化物的高温超导体系,没有全新的设备和实验技术是不行的,我们在国内发展了世界上最高水平的薄膜制备技术。沿着这种思路走下去的话,我们就有可能发现越来越多的高温超导体系,很有可能突破液氮温区,为我们揭开最后的高温超导之谜奠定基础。

(总台央视记者 张春玲 朱平 李必熊)

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