7月12日，國際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志刊登中山大學(xué)王猛教授團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)的科學(xué)成果：*發(fā)現(xiàn)液氮溫區(qū)鎳氧化物超導(dǎo)體。這是中國科學(xué)家在全球率先發(fā)現(xiàn)的全新高溫超導(dǎo)體系，是人類目前發(fā)現(xiàn)的第二種液氮溫區(qū)非常規(guī)超導(dǎo)材料，是基礎(chǔ)研究領(lǐng)域“從0到1”的突破，將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。

發(fā)現(xiàn)鎳基高溫超導(dǎo)體

近日，在中山大學(xué)廣州校區(qū)南校園哲生堂物理學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室，王猛教授團(tuán)隊(duì)向我們展示了一根幾厘米的黑色料棒。這就是本次發(fā)現(xiàn)的“新星”——高溫超導(dǎo)新材料La_3Ni_2O_7單晶樣品。這根看似樸實(shí)無華的料棒，凝聚著團(tuán)隊(duì)數(shù)年的心血。

據(jù)悉，超導(dǎo)材料具有*零電阻、完全抗磁性和宏觀量子隧穿效應(yīng)的特殊性質(zhì)，因此具有重要的科學(xué)和應(yīng)用價(jià)值。

1986年，科學(xué)家*發(fā)現(xiàn)銅氧化物超導(dǎo)材料，隨后多國科學(xué)家將其超導(dǎo)溫度提升到了液氮溫區(qū)，即超過77開爾文。液氮的廉價(jià)和易得，推動了銅氧化物高溫超導(dǎo)材料的規(guī)模化應(yīng)用。然而近40年來，高溫超導(dǎo)機(jī)理至今仍是物理學(xué)*重要的未解問題之一。

據(jù)王猛介紹，La_3Ni_2O_7生長條件極為苛刻，平均價(jià)態(tài)為+2.5價(jià)，偏離Ni的穩(wěn)定價(jià)態(tài)+2價(jià)，氧壓范圍窄，研究團(tuán)隊(duì)花了兩年多的時(shí)間，才摸索出生長條件，長出了高質(zhì)量單晶樣品。隨后，研究團(tuán)隊(duì)將La_3Ni_2O_7單晶材料在中山大學(xué)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、北京同步輻射裝置開展實(shí)驗(yàn)研究，很快確定了其在壓力下轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)體，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度達(dá)到液氮溫區(qū)，高達(dá)80開爾文。

有望破解高溫超導(dǎo)機(jī)理

“這次發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)的鎳氧化物，鎳的價(jià)態(tài)為+2.5價(jià)，超出傳統(tǒng)預(yù)期，其電子結(jié)構(gòu)、磁性與銅氧化物完全不同。通過比較研究，將有可能確定高溫超導(dǎo)的關(guān)鍵因素，推動科學(xué)家破解高溫超導(dǎo)機(jī)理�！蓖趺徒淌诮榻B，“根據(jù)機(jī)理，有望與計(jì)算機(jī)、AI技術(shù)等學(xué)科交叉后，設(shè)計(jì)、合成新的更多的更容易應(yīng)用的高溫超導(dǎo)材料，實(shí)現(xiàn)更加廣泛的應(yīng)用�！�

這個(gè)發(fā)現(xiàn)在審稿階段于科研論文預(yù)印平臺公布后，迅速受到全球超導(dǎo)領(lǐng)域研究人員廣泛關(guān)注和跟進(jìn)研究，在一個(gè)月左右的時(shí)間里已有十余篇相關(guān)理論和實(shí)驗(yàn)工作相繼公布。論文也得到了《自然》雜志審稿人的高度評價(jià)，認(rèn)為它“具有突出重要性”“是開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)”“業(yè)內(nèi)將廣泛關(guān)注”。

本工作由中山大學(xué)物理學(xué)院王猛教授主導(dǎo)完成。中山大學(xué)物理學(xué)院副研究員孫華蕾、博士研究生霍夢五為論文的共同*作者，王猛和清華大學(xué)教授張廣銘為論文共同通訊作者。

“中山大學(xué)自2017年開始建設(shè)物理學(xué)院公共科研平臺，為團(tuán)隊(duì)的材料生長和表征實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造了*的條件�！蓖趺驼f，中山大學(xué)建設(shè)的中子譜儀將助力團(tuán)隊(duì)對材料進(jìn)行進(jìn)一步研究，推動機(jī)理的解決。

“目前，我們的超導(dǎo)材料，需要在14GPa壓力下才能實(shí)現(xiàn)，這會限制對超導(dǎo)機(jī)理的研究以及廣泛應(yīng)用。研究團(tuán)隊(duì)目前正在攻關(guān)，希望生長出常壓下達(dá)到液氮溫區(qū)超導(dǎo)的鎳氧化物超導(dǎo)體�！蓖趺驼f。

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