中国科研团队创制出两种新型常压镍基氧化物超导材料
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  中新网深圳4月9日电 (记者 索有为)记者9日从南方科技大学获悉,南方科技大学量子功能材料全国重点实验室和物理系、粤港澳大湾区量子科学中心、清华大学薛其坤—陈卓昱团队,与中国科学技术大学沈大伟团队等合作,在极端氧化条件下通过人工设计原子堆叠序列,创制出单层—双层超结构和双层—三层超结构两种新型常压镍基氧化物超导材料。相关研究成果8日发表在国际期刊《自然》上。

  高温超导是凝聚态物理领域最重要的研究前沿之一。继铜基和铁基高温超导体之后,镍基材料被认为是有希望揭示高温超导机理的第三类体系。然而,镍基超导材料的合成与控制所必需的高度氧化状态,与实现晶格稳定生长之间存在热力学冲突。

  科研团队自主研发的“强氧化原子逐层外延”技术,开辟出一个极端非平衡的生长区间,使薄膜在生长过程中一步完成结构构建与充分氧化。

  基于该技术,科研团队按照人工设计的原子堆叠蓝图,精确合成出单层—双层超结构、单层—三层超结构和双层—三层超结构三种全新的镍基超结构材料,并发现单层—双层超结构和双层—三层超结构在常压下可实现高温超导,起始转变温度分别达到50开尔文(K)和46K,均突破传统超导理论中的“麦克米兰极限”,而单层—三层超结构仅呈现金属性。

  而后,科研团队将原子级精准的结构控制与角分辨光电子能谱相结合,对不同堆叠结构的镍基氧化物薄膜进行系统比较后发现,在超导结构中,布里渊区顶角附近均存在一个被称为γ能带形成的费米口袋;而在不超导结构中,这一γ能带则未能形成费米口袋。

  据悉,这一发现从实验上表明了原子堆叠构型、电子能带与超导电性之间的关联,可识别出决定超导发生与否的“电子基因”,为揭示镍基高温超导的微观机制提供了明确的实验证据。(完) 【编辑:张子怡】

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更新时间:2026-04-10 20:44:49

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