7月12日，國際期刊《自然》刊登中山大學(xué)教授王猛團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)的科學(xué)成果：首次發(fā)現(xiàn)一種在液氮溫區(qū)壓力下超導(dǎo)的鎳氧化物超導(dǎo)體。這是繼銅氧化物之后，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的第二種在液氮溫區(qū)超導(dǎo)的全新材料，也是我國科研人員在高溫超導(dǎo)領(lǐng)域取得的一項(xiàng)突破性成果，有望推動破解高溫超導(dǎo)機(jī)理，使設(shè)計(jì)和預(yù)測高溫超導(dǎo)材料成為可能，實(shí)現(xiàn)更廣泛更大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

“生長這根幾厘米長的料棒，我們花了兩年多的時(shí)間。”在中山大學(xué)物理學(xué)院實(shí)驗(yàn)室，王猛指著櫥柜里看似不起眼的黑色料棒說。

這件高溫超導(dǎo)新材料單晶樣品，此前在王猛團(tuán)隊(duì)自主搭建的高壓實(shí)驗(yàn)研究平臺以及華南理工大學(xué)、中國科學(xué)院物理研究所、北京同步輻射裝置的實(shí)驗(yàn)研究中，已確定在壓力下轉(zhuǎn)變?yōu)橐旱獪貐^(qū)的高溫超導(dǎo)體，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度高達(dá)80K（約零下192.15攝氏度）。理論方面，團(tuán)隊(duì)則與清華大學(xué)教授張廣銘、中山大學(xué)教授姚道新合作指出了一種導(dǎo)致高溫超導(dǎo)的可能因素。

在此之前，銅氧化物是唯一在液氮溫區(qū)超導(dǎo)的固體材料。該成果在審稿階段于科研論文預(yù)印平臺公布后，即引起了凝聚態(tài)物理研究領(lǐng)域的關(guān)注，在國際上成為研究熱點(diǎn)，在一個(gè)月左右的時(shí)間里已有10余篇相關(guān)理論和實(shí)驗(yàn)工作相繼公布。王猛團(tuán)隊(duì)的論文也得到了《自然》審稿人的高度評價(jià)，認(rèn)為它“具有突出重要性”，是“開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)”。

自1911年科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)汞的零電阻現(xiàn)象之后，人類在超導(dǎo)領(lǐng)域的研究已歷百年，但時(shí)至今日，這仍是一個(gè)充滿發(fā)現(xiàn)與挑戰(zhàn)的領(lǐng)域。超導(dǎo)材料具有零電阻、抗磁性，在醫(yī)療、電力、能源、交通、信息、量子計(jì)算、精密測量等方面已有重要應(yīng)用，比如地月距離高精度測量用的就是超導(dǎo)單光子探測技術(shù)，量子計(jì)算用的是超導(dǎo)量子比特，以及醫(yī)院里常見的核磁共振成像儀等。但超導(dǎo)電性往往在40K以下的溫度發(fā)生，嚴(yán)重限制了超導(dǎo)材料的應(yīng)用。

因此，科學(xué)家們不斷追求發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度進(jìn)入液氮溫區(qū)的超導(dǎo)材料。液氮廉價(jià)而易得，進(jìn)入液氮溫區(qū)，意味著更容易達(dá)到超導(dǎo)條件，在應(yīng)用方面具有更大潛力。

1986年，瑞士科學(xué)家率先發(fā)現(xiàn)一種在35K超導(dǎo)的銅氧化物，后經(jīng)多國科學(xué)家共同努力將超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度提高到了77K（即進(jìn)入液氮溫區(qū)）以上。如今，新的高溫超導(dǎo)材料體系被中國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這為世界超導(dǎo)研究開辟了新領(lǐng)域。

“科學(xué)家在銅氧化物超導(dǎo)電性研究中掌握了很多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和規(guī)律，然而與高溫超導(dǎo)的因果關(guān)系無法確定。”張廣銘認(rèn)為，鎳氧化物超導(dǎo)體具有不同于銅氧高溫超導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)，今后科學(xué)家可以在這一新的材料體系中進(jìn)行研究，使設(shè)計(jì)和預(yù)測高溫超導(dǎo)材料成為可能。

“目前，該單晶樣品需要在14吉帕壓力下才能實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)，我們團(tuán)隊(duì)正在攻關(guān)，希望生長出在常壓下液氮溫區(qū)超導(dǎo)的鎳氧化物超導(dǎo)體。”王猛說。（《人民日報(bào)》2023年07月14日13版 記者 程遠(yuǎn)州）