站内关键词搜索入口

福州科研力量关注:南科大团队在常压镍基超导领域实现60K新突破

金色港湾资讯网为您推荐阅读】

3月18日,南方科技大学联合粤港澳大湾区量子科学中心发布重磅成果:在常压条件下,成功将镍基氧化物超导材料的起始转变温度提升至63K(-210.15℃),正式迈入“60K时代”。这一进展为我国高温超导基础研究注入新动力,也引发福州大学、福建师范大学等本地高校凝聚态物理团队的高度关注。

三大核心参数同步刷新世界纪录

本次突破不仅实现63K的起始超导转变温度,零电阻温度亦达37K(-236.15℃),迈斯纳效应起始温度跃升至23K(-250.15℃)——三项指标均创常压镍基超导全球最高纪录。尤为关键的是,所有数据均在标准大气压下测得,规避了高压实验对工程化应用的制约,为福建乃至全国新材料产业转化提供了更现实的技术路径。

此前,镍基材料在常压下的超导临界温度长期徘徊于40–50K区间;虽在高压环境下可达96K,但实用性受限。此次深圳团队通过工艺革新,一举突破该瓶颈。相关论文已发表于《国家科学评论》,福州大学超导材料实验室正组织专题研讨,探讨其对东南沿海超导器件研发的潜在带动效应。

强氧化原子外延工艺:从“顾此失彼”到“一步成型”

镍基超导合成的核心难点,在于精准调控镍元素氧化态并维持晶体结构完整性。传统方法往往难以兼顾二者,导致相纯度低、重复性差。研究团队对自主研发的“强氧化原子逐层外延”技术进行关键升级:氧化强度提升约千倍,并辅以更高生长温度,成功化解热力学矛盾。

福州科研力量关注:南科大团队在常压镍基超导领域实现60K新突破(图1)

该优化工艺支持原位一步法直接生成高质量超导薄膜,省去后续复杂后处理环节。材料纯度与实验可重复性显著提升,也为福州高新区正在筹建的先进功能材料中试平台提供了可借鉴的工艺范式。

铝酸锶镧衬底:构筑高有序晶体结构的关键支点

团队选用铝酸锶镧(LSAO)作为衬底,在其表面成功制备出高度有序的镧镨镍氧化物外延薄膜。该薄膜晶格排列规整、界面清晰锐利,为超导电子配对提供了理想空间环境。正是这种原子级精度的结构质量,成为支撑63K纪录的物理基础。

研究人员通过精确调控薄膜厚度与原子堆叠序列,最大限度抑制杂质与缺陷干扰,使材料本征超导特性得以充分显现。此类“原子尺度精控”理念,与福建宁德时代在固态电池界面工程中的技术思路存在跨领域呼应。

奇异金属行为:揭示镍基超导新物理图景

深入分析发现,超导性能跃升与材料正常态呈现的“奇异金属”行为密切相关——其电阻随温度呈严格线性变化,违背传统费米液体理论预测。当薄膜处于最优氧化态时,输运性质明确展现出非费米液体特征。

这是国际上首次在镍基体系中确立超导电性与奇异金属态的直接关联,为破解高温超导微观机制提供全新实验证据,暗示二者或共享同一量子起源。该发现已引起中科院福建物质结构研究所相关课题组的重点跟踪。

福州科研力量关注:南科大团队在常压镍基超导领域实现60K新突破(图2)

三维超导特性:挑战铜基主导范式

区别于铜氧化物强准二维特性,本次镍基薄膜展现出显著的层间耦合能力,宏观表现为鲜明的三维超导行为。这一结果不仅为镍基超导形成机制提供关键实证,更提示其可能遵循独立于铜基体系的新物理规律。

同步观测到的增强型迈斯纳抗磁性,进一步印证材料具备优异的完全抗磁品质,标志着常压镍基超导已从“能否实现”迈向“如何优化”的新阶段,对福州光电信息与超导磁体产业集群具有前瞻指引价值。

立足常压平台,面向产业化未来

该成果的价值远不止于刷新纪录,更在于构建了一个稳定、可控、免高压的常压研究平台。科学家可在常规实验条件下系统探索高温超导普适规律,大幅降低研发门槛。这也为福建省“十四五”新材料专项中布局超导应用技术提供了坚实基础。

团队表示,此次突破是通向更高临界温度的重要里程碑。尽管室温超导仍有距离,但每一次临界温度的提升,都深化着人类对量子多体物理的理解。未来工作将聚焦工艺迭代与新体系拓展,持续冲击常压超导下一关键阈值。

您认为镍基超导技术最有可能率先在哪个应用场景落地?欢迎在评论区交流观点。点赞转发,让更多人看见中国科研在福建周边创新生态中的蓬勃力量。

分享更多
7

同栏推荐

跨栏推荐

跨栏精选