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。
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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”。
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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。
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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)
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