南科大团队实现常压下镍基氧化物超导性能新突破，多项指标创世界纪录
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深圳科研团队刷新常压镍基超导温度纪录 迈入60K时代
深圳3月18日，科技日报电，南方科技大学，与粤港澳大湾区量子科学中心，联合研究团队，今日宣布，他们在常压环境下，成功将镍基超导材料的起始转变温度，提升至63K，这一成果，标志着常压镍基超导研究，正式进入“60K时代”，为探寻室温超导材料，提供了全新的实验平台，和理论依据。
突破常压极限实现三大指标新高
设在3月18日对外揭示出数据的那个研究团队表明此回突破，不但达成了常压状况下最高能够达到63K（-210.15℃）的超导起始转变温度，还把零电阻温度提升到了37K（-236.15℃）。同时，彰显材料完全抗磁性的迈斯纳效应起始温度同样大幅度抬升至23K（-250.15℃），远远超越了之前10K左右的记载水准。这三项重要指标都缔造了全新了世界纪录，并且全都是在常压环境里测量得到的，规避了高压条件对于实际应用的约束。
得以知晓，尽管镍基氧化物于高压状况下的超导起始转变温度已然能够达到80K甚至96K，然而在常压情形下之前一直是在40K至50K的范围之间徘徊着。此次深圳的团队借助技术革新，成功地跨越了这一长久存在着的温度瓶颈。相关的研究成果已于最近发表在了国内具有权威性的期刊《国家科学评论》之上，引发了全球凝聚态物理领域的普遍关注。
独创强氧化工艺攻克材料合成难题
世界性难题一直是镍基超导材料的制备，其核心矛盾在于怎样控制可以精准超导相所需的氧化态，同时保证晶体结构稳定性。据团队讲，传统制备方法常常产生顾此失彼的情况，致使材料质量不高。为解决此问题，研究团队对自主研发的“强氧化原子逐层外延”方法做了重大改进。
改进之后的工艺，可以提供一个比常规方法高出差不多约一千倍强度的氧化环境，并且配合更高的生长温度，这一技术上的突破有效化解了热力学方面的矛盾，让研究人员能够通过一步法原位生长出高质量的超导薄膜，不需要后面复杂的处理步骤，这种“一步到位”的工艺不但提高了材料纯度，还大大提升了实验的可重复性。
铝酸锶镧衬底孕育高质量超导薄膜
于此次实验期间，研究团队挑选了铝酸锶镧当作衬底材料使用，并且顺利于其上制造出质量上乘的镧镨镍氧化物外延薄膜。该薄膜的晶格排列呈现出高度有序的状态，界面十分清晰，为超导电性的形成提供了理想的物理环境。恰恰是这种质量优良的晶体结构，托起了63K起始转变温度的新纪录。
实现突破的基础是高质量的样品，团队称，他们借助精确控制薄膜的生长厚度以及原子排列，得以将杂质和缺陷对超导电性形成的破坏降至最低限度，这种于原子尺度上展开的“精雕细琢”，让材料的本征物性全然展现出来，进而来观测到了以前在常压情况下很难达到的超导转变温度。
奇异金属行为揭示超导物理关联
深入剖析新材料的物理特性之际，研究团队察觉到一个关键情况，超导性能显著提升，与材料于正常态展现的“奇异金属”行为有着直接联系。“奇异金属”是这样一种情况，其电阻伴随温度改变呈现出严格的线性关系，这与传统金属理论里电阻随温度平方变化的规律相违背。
研究团队把薄膜调适至最优氧化状态之际，其输运特征刚好呈现为典型的非费米液体行为，也就是“奇异金属”行为。此发现头一回把镍基高温超导电性跟“奇异金属”物理紧密关联起来，给从理论层面解开高温超导的微观机制提供了全新的实验线索，意味着两者或许源自相同的物理起源。
三维超导特性颠覆传统认知
不同于人们耳熟能详那类铜氧化物高温超导体，此次研究制备出的镍基超导薄膜呈现出了大相径庭的维度特性。铜氧化物具备很强的准二维性质，其二超导特性大规模发生于铜氧平面当中，层间耦合极其微弱。然而深圳团队这次制备的镍基体系，却展现出很强的层间耦合特点。
这种强耦合致使材料展现出颇为显著的三维超导特性，这一发现为理解镍基超导的宏观形成的机制提供了关键的实验证据，证实镍基超导有可能遵循与铜基超导不一样的物理规律，此外，迈斯纳抗磁性的强度显著提高，也从宏观层面证实了超导体的完全抗磁性更为完美，材料品质极高。
开启常压研究新纪元瞄准更高目标
该研究获得成功，不只是在于一次次刷新了数字纪录，还在于其构建起了一个理想的实验平台。借由高质量的薄膜样品，科学家们如今能够在常压环境里自由自在地探寻高温超导的普遍规律，而无需再被昂贵且苛刻的高压设备所限制。这表明常压镍基超导研究正式迈入了“60K时代”。
研究团队宣称，此项突破是朝着更高温度常压超导目标迈进的颇具实质性意义的一跃步。尽管距离达成室温超导依旧有着漫长的路程，然而每一回温度上限的被打破，均意味着人类对于超导物理本质的认知又增进了一个层次。在未来，团队会持续对工艺予以优化，探寻新的材料体系，朝着常压超导的下一个标志性阶段发起奋力冲击。
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