材料百态

       7月12日，国际期刊《自然》刊登中山大学教授王猛团队主导的科学成果：首次发现一种在液氮温区压力下超导的镍氧化物超导体。这是继铜氧化物之后，科学家发现的第二种在液氮温区超导的全新材料，也是我国科研人员在高温超导领域取得的一项突破性成果，有望推动破解高温超导机理，使设计和预测高温超导材料成为可能，实现更广泛更大规模的产业化应用。

      “生长这根几厘米长的料棒，我们花了两年多的时间。”在中山大学物理学院实验室，王猛指着橱柜里看似不起眼的黑色料棒说。

       这件高温超导新材料单晶样品，此前在王猛团队自主搭建的高压实验研究平台以及华南理工大学、中国科学院物理研究所、北京同步辐射装置的实验研究中，已确定在压力下转变为液氮温区的高温超导体，超导转变温度高达80K（约零下192.15摄氏度）。理论方面，团队则与清华大学教授张广铭、中山大学教授姚道新合作指出了一种导致高温超导的可能因素。

        在此之前，铜氧化物是唯一在液氮温区超导的固体材料。该成果在审稿阶段于科研论文预印平台公布后，即引起了凝聚态物理研究领域的关注，在国际上成为研究热点，在一个月左右的时间里已有10余篇相关理论和实验工作相继公布。王猛团队的论文也得到了《自然》审稿人的高度评价，认为它“具有突出重要性”，是“开创性发现”。

       自1911年科学家首次发现汞的零电阻现象之后，人类在超导领域的研究已历百年，但时至今日，这仍是一个充满发现与挑战的领域。超导材料具有零电阻、抗磁性，在医疗、电力、能源、交通、信息、量子计算、精密测量等方面已有重要应用，比如地月距离高精度测量用的就是超导单光子探测技术，量子计算用的是超导量子比特，以及医院里常见的核磁共振成像仪等。但超导电性往往在40K以下的温度发生，严重限制了超导材料的应用。

       因此，科学家们不断追求发现超导转变温度进入液氮温区的超导材料。液氮廉价而易得，进入液氮温区，意味着更容易达到超导条件，在应用方面具有更大潜力。

       1986年，瑞士科学家率先发现一种在35K超导的铜氧化物，后经多国科学家共同努力将超导转变温度提高到了77K（即进入液氮温区）以上。如今，新的高温超导材料体系被中国科学家发现，这为世界超导研究开辟了新领域。

      “科学家在铜氧化物超导电性研究中掌握了很多实验现象和规律，然而与高温超导的因果关系无法确定。”张广铭认为，镍氧化物超导体具有不同于铜氧高温超导体的晶体结构和电子结构，今后科学家可以在这一新的材料体系中进行研究，使设计和预测高温超导材料成为可能。

      “目前，该单晶样品需要在14吉帕压力下才能实现超导，我们团队正在攻关，希望生长出在常压下液氮温区超导的镍氧化物超导体。”王猛说。（记者程远州）

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