在納米尺度“搭原子積木” 我國科學家創(chuàng)制全新常壓鎳基超導材料

來源：央視新聞客戶端

讓電流幾乎無損耗地傳輸，讓磁懸浮跑得更穩(wěn)、更快，甚至為未來量子技術(shù)打開新空間，這些都離不開一種神奇的物理現(xiàn)象——超導。

近日，由薛其坤院士領(lǐng)銜的聯(lián)合研究團隊在國際頂級學術(shù)期刊《自然》發(fā)表最新成果。繼去年在國際上率先實現(xiàn)常壓鎳基高溫超導之后，團隊這次又進一步通過人工設計原子堆疊序列，創(chuàng)制出兩種全新的常壓鎳基超結(jié)構(gòu)超導材料，并確立了超導態(tài)對應的關(guān)鍵電子結(jié)構(gòu)特征，為破解高溫超導機理這一世界性難題提供了重要線索。

畫面中這塊冒著氣，懸浮在軌道上奔跑的材料就是高溫超導體。所謂超導，就是材料電阻完全消失、電流無損流動的現(xiàn)象。超導通常要在極低的溫度下才能工作，接近絕對零度。自超導現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)以來，找到溫度更高、性能更穩(wěn)定的新型超導材料，一直是國際科學界競相追逐的目標。由于具有獨特的電子結(jié)構(gòu)特征，近年來，鎳基氧化物成了高溫超導重要的研究方向。

但鎳基材料研究一直有個難題：超導所需要的強氧化環(huán)境，和材料穩(wěn)定生長所需要的條件彼此矛盾。圍繞這一難題，團隊研發(fā)出一種能在極強的氧化環(huán)境下，實現(xiàn)納米尺度“搭原子積木”的技術(shù)。使用這項技術(shù)，團隊構(gòu)建出一系列鎳基薄膜材料，并在其中發(fā)現(xiàn)了兩款可在常壓下實現(xiàn)高溫超導的全新材料。與此同時，研究團隊還通過對不同結(jié)構(gòu)材料的系統(tǒng)比較，鎖定了決定超導性能的關(guān)鍵“電子基因”。

南方科技大學量子功能材料全國重點實驗室副教授 陳卓昱：我們發(fā)現(xiàn)鎳基高溫超導出現(xiàn)的同時，在動量空間的頂角附近也能看到一個“電子口袋”。這次的實驗就表明“電子口袋”可能和超導有非常關(guān)鍵的連接。

這一發(fā)現(xiàn)進一步確立了原子結(jié)構(gòu)與超導現(xiàn)象之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，為破解鎳基超導機理提供了重要實驗依據(jù)。據(jù)專家介紹，支撐這一系列突破的核心實驗設備和低溫真空傳輸技術(shù)，均源于團隊與國內(nèi)企業(yè)的協(xié)同攻關(guān)，展現(xiàn)了我國在量子材料創(chuàng)制領(lǐng)域的持續(xù)創(chuàng)新能力。

中國科學院院士、南方科技大學校長 薛其坤：能制備出新的鎳氧化物的高溫超導體系，沒有全新的設備和實驗技術(shù)是不行的，我們在國內(nèi)發(fā)展了世界上最高水平的薄膜制備技術(shù)。沿著這種思路走下去的話，我們就有可能發(fā)現(xiàn)越來越多的高溫超導體系，很有可能突破液氮溫區(qū)，為我們揭開最后的高溫超導之謎奠定基礎(chǔ)。

（總臺央視記者 張春玲 朱平 李必熊）