0到1的突破 陸中山大學團隊發現液氮溫區鎳氧化物超導體

據大陸「中山大學」的微信公眾號消息，昨深夜11點，《自然》（Nature）雜誌刊登中山大學王猛教授團隊主導的科學成果：首次發現「液氮溫區鎳氧化物超導體」。大陸《觀察者網》報導，這是率全球之先發現的全新高溫超導體系，是人類目前發現的第二種液氮溫區非常規超導材料，是基礎研究領域「從0到1」的突破，將有望推動破解高溫超導機理，使設計和預測高溫超導材料成為可能，實現更廣泛更大規模的產業化應用。

《觀察者網》報導，在中山大學廣州校區南校園哲生堂物理學院的實驗室，王猛教授團隊展示了一根幾厘米的黑色料棒。它就是本次發現的「新星」——高溫超導新材料La₃Ni₂O₇單晶樣品。

王猛教授說，「La₃Ni₂O₇生長條件極為苛刻，平均價態為2.5價，偏離Ni的穩定價態正2價，氧壓範圍窄，研究團隊花了兩年多的時間，才摸索出生長條件，長出來高質量單晶樣品。」

報導說，自1986年銅氧化物超導電性發現後，科學家就在鎳等過渡金屬化合物中探索超導電性。然而，近40年的研究，鎳基氧化物超導電性並未有突破性進展。幸運的是，這一次，團隊成功了。團隊將La₃Ni₂O₇單晶材料在中山大學高壓實驗研究平台以及華南理工大學、中國科學院物理研究所、北京同步輻射裝置開展實驗研究，很快確定了其在壓力下轉變為超導體，超導轉變溫度達到液氮溫區，高達80K（開爾文）。

報導中說，超導材料具有絕對零電阻、完全抗磁性和宏觀量子隧穿效應的特殊性質，因此具有重要的科學和應用價值。自發現以來，已產生了5個相關的諾貝爾獎。1986年，科學家首次發現銅氧化物超導材料，隨後包括中國科學家在內的多國科學家將其超導溫度提升到了液氮溫區（77開爾文，即零下196攝氏度）。液氮的廉價和易得，推動了銅氧化物高溫超導材料在信息技術、生物醫學、科學儀器、電力、交通運輸等領域的應用。

2008年，日本科學家在一種鐵砷基材料中發現了超導現象。很快，中國科學家合成出多種鐵砷材料，將塊材超導溫度最高提高到55K，並推動了其應用，但未能進入液氮溫區。銅氧化物至此仍是唯一液氮溫區的非常規超導材料。

報導說，這一次，中國科學家首次發現在液氮溫區超導的鎳氧化物，意味著為世界超導研究開闢了新領域，將引領超導研究的方向。這個發現在審稿階段於科研論文預印平台公佈後，迅速受到全球超導領域研究人員廣泛關注和跟進研究，在一個月左右的時間裡已有十餘篇相關理論和實驗工作相繼公佈。論文也得到了《自然》雜誌審稿人的高度評價，認為它「具有突出重要性」、「是開創性發現」、「業內將廣泛關注」。

王猛教授介紹說，這次發現高溫超導的鎳氧化物，鎳的價態為+2.5價，超出傳統預期，其電子結構、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的關鍵因素，推動科學家破解高溫超導機理。