我国科研团队取得镍基高温超导领域重大进展
4月9日,央视新闻援引权威消息透露,中国科学家在镍基高温超导材料领域取得关键性突破,研究成果已发表于国际顶尖学术期刊《自然》。
科研人员在极端氧化环境下,通过人工调控原子层的排列顺序,成功合成出两种全新的常压镍基高温超导材料。
借助角分辨光电子能谱(ARPES)技术,研究团队识别出与超导状态紧密关联的电子能带结构,为揭示镍基高温超导机制提供了坚实的实验依据。
在凝聚态物理研究中,高温超导一直被认为是极具挑战性的核心课题。自铜基、铁基材料之后,镍基体系被视为探索高温超导原理的第三类关键材料。
然而,镍基超导研究长期受到一个核心矛盾的困扰:材料需要处于高氧化态才能实现超导,但这一状态往往与薄膜稳定生长的条件相冲突。
为攻克这一难题,研究团队开发出一种名为“强氧化原子逐层外延”的自主核心技术。该技术能够在超强氧化气氛中,实现对材料生长过程的原子级精准控制,从而同步完成结构构建与充分氧化。
这一技术原理类似于在纳米尺度上“搭建积木”,研究人员能够按特定设计排列镧、镨、镍等元素原子,从而构建出高质量的镍基氧化物薄膜。
该突破不仅为镍基超导研究提供了新的实验平台,也为解决多种氧化物材料中普遍存在的缺氧问题开辟了新路径。
在该技术的支持下,科学家成功将此前报道的纯双层结构镍基薄膜的常压超导临界温度由45 K提升至63 K。
与此同时,研究团队还按照预设方案合成了三种全新的镍基超结构材料,其中两种在常压条件下实现了高温超导,对应的转变温度分别达到50 K和46 K。
这一成果表明,中国研究团队不仅优化了已有材料的性能,还成功创造出自然界中并不存在的新型超导材料。