重大突破!中国科学家团队发现新型高温超导体(图)

高温超导现象的发现，打破了人们对超导只能存在于极低温的认知。但经过各国科学家近四十年努力，其形成机理仍是未解之谜。寻找新型高温超导体，是研究高温超导的一个重要课题。日前，复旦大学物理学系赵俊教授团队、中国科学院物理研究所研究员郭建刚团队、北京高压科学研究中心研究员曾桥石团队，合作证实了镍氧化物中具有压力诱导的体超导电性，其超导体积分数达到86%，为人们理解高温超导机理提供了新的视角和平台。北京时间7月17日晚，国际学术期刊《自然》发表了这一研究成果，并在“新闻和观点”专栏作了亮点推荐和介绍。 【什么是超导体】 所谓超导体，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。迄今为止，已有10位科学家因超导研究获诺贝尔奖。 1911年，荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯在汞中首次发现超导现象，当他把汞冷却到约4K（“K”为热力学温度单位“开尔文”，4 K=零下269.15℃）时，汞的电阻突然消失。此后很长时间，科学家们认为只有汞、铅、铝等常规金属和简单合金，在极低温下才能展现出超导性。 直到1986年，约翰内斯·贝德诺尔茨和卡尔·亚历山大·米勒在镧钡铜氧化物中发现了高温超导现象，临界温度可以高达30K。后来，包括我国科学家在内的多国科学家将其超导临界温度提升至液氮温区（77 K）直至超过130K。 【证明镍氧化物的体超导性质】 镍元素在元素周期表中紧邻铜元素，镍氧化物被认为是实现高温超导电性的重要候选材料之一。但经过几十年的研究，人们发现在镍氧化物中实现超导电性的条件十分苛刻。 2023年，中国科学家在一种镍氧化物中发现了压力诱导的高温超导电性，超导临界温度达到80 K，进一步将镍氧化物的超导转变温度提高到了液氮温区。但这种材料的超导体积分数较低，容易表现出丝状超导现象，很难形成体超导电性。因此，寻找新的超导体系，提高超导体积分数，实现体超导电性十分关键。 研究团队成功合成了高质量的三层镍氧化物La4Ni3O10单晶样品，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，超导体积分数达到86%，有力证明了镍氧化物的体超导性质。


赵俊（前排左三）课题组成员合影。 “高温超导研究的突破大多由实验、特别是新超导体的发现驱动，至今还有很多现有理论无法完全解释的现象。”赵俊介绍，镍氧化物单晶样品的生长条件十分苛刻，容易出现多种成分的镍氧化物层状共生的现象，这可能是镍氧化物超导含量低的原因。 下一步，赵俊团队还将继续聚焦高温超导领域重大问题，探究不同体系高温超导体的内在联系和机理，理解和发现更高性能的高温超导体。 题图来源：上观题图 图片来源：内图由受访者提供