4 月 8 日消息，據(jù)央視報(bào)道，我國(guó)科學(xué)家在鎳基高溫超導(dǎo)研究領(lǐng)域再獲重要突破。相關(guān)研究成果于 2026 年 4 月 8 日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表。

南方科技大學(xué)量子功能材料全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和物理系、粵港澳大灣區(qū)量子科學(xué)中心薛其坤 — 陳卓昱團(tuán)隊(duì)，與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)沈大偉團(tuán)隊(duì)等合作，成功創(chuàng)制出兩種全新的常壓鎳基高溫超導(dǎo)材料，并識(shí)別出與超導(dǎo)態(tài)密切相關(guān)的關(guān)鍵電子能帶結(jié)構(gòu)。

高溫超導(dǎo)是凝聚態(tài)物理領(lǐng)域最重要的前沿問題之一。繼銅基和鐵基高溫超導(dǎo)體之后，鎳基材料被認(rèn)為是有望揭示高溫超導(dǎo)機(jī)理的第三類重要體系。然而，鎳基超導(dǎo)材料的合成面臨一個(gè)根本性矛盾：實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)所需的高度氧化狀態(tài)，與材料晶格穩(wěn)定生長(zhǎng)所需的條件彼此沖突，傳統(tǒng)方法難以兼顧。

研究團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的“強(qiáng)氧化原子逐層外延”技術(shù)破解了這一難題。該技術(shù)能夠營(yíng)造出比常規(guī)方法高出約 1000 倍的強(qiáng)氧化環(huán)境，在薄膜生長(zhǎng)過程中實(shí)現(xiàn)原子級(jí)精準(zhǔn)操控，使結(jié)構(gòu)構(gòu)建與充分氧化一步完成，從而在納米尺度上按照預(yù)先設(shè)計(jì)精確排列鑭、鐠、鎳等原子。這一技術(shù)在超強(qiáng)氧化條件下實(shí)現(xiàn)原子級(jí)工程操控的能力，不僅為鎳基超導(dǎo)研究提供了獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，也為破解多類氧化物材料的缺氧難題提供了新的解決思路。

憑借這一技術(shù)，團(tuán)隊(duì)先將此前發(fā)現(xiàn)的純雙層結(jié)構(gòu)鎳基薄膜的常壓超導(dǎo)起始溫度從此前的約 45 開爾文推升至 63 開爾文。隨后，又按照人工設(shè)計(jì)的原子堆疊方案，精確合成出三種全新的鎳基超結(jié)構(gòu)材料。其中兩種材料在常壓下實(shí)現(xiàn)了高溫超導(dǎo)，起始轉(zhuǎn)變溫度分別達(dá)到 50 開爾文和 46 開爾文，均突破了傳統(tǒng)超導(dǎo)理論中的“麥克米蘭極限”。

研究團(tuán)隊(duì)將原子級(jí)精準(zhǔn)結(jié)構(gòu)控制與角分辨光電子能譜技術(shù)相結(jié)合，對(duì)四種不同堆疊結(jié)構(gòu)的鎳基氧化物薄膜開展系統(tǒng)比較研究。角分辨光電子能譜可以直接觀測(cè)材料中電子的能量和動(dòng)量分布。研究發(fā)現(xiàn)，在能夠超導(dǎo)的幾種結(jié)構(gòu)中，布里淵區(qū)頂角附近都存在一個(gè)由 γ 能帶形成的費(fèi)米口袋；而在不超導(dǎo)的結(jié)構(gòu)中，這一關(guān)鍵特征并不存在。這一發(fā)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)上表明了原子堆疊構(gòu)型、電子能帶與超導(dǎo)電性之間的關(guān)聯(lián)，識(shí)別出了決定超導(dǎo)發(fā)生與否的關(guān)鍵電子結(jié)構(gòu)特征，為揭示鎳基高溫超導(dǎo)的微觀機(jī)制提供了明確的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。