復(fù)旦物理學(xué)系團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)新型高溫超導(dǎo)體

超導(dǎo)體因其巨大的應(yīng)用潛力,，一直是科研領(lǐng)域的焦點(diǎn)，尤其是在尋找能承受更高溫度的新型超導(dǎo)體方面,。近期,，復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系趙俊教授的團(tuán)隊(duì)在這方面取得了重要進(jìn)展，他們的研究發(fā)現(xiàn)于7月17日登上了《自然》雜志,。團(tuán)隊(duì)通過(guò)高壓光學(xué)浮區(qū)技術(shù)培育出的三層鎳氧化物L(fēng)a4Ni3O10-δ高質(zhì)量單晶,，展示了在壓力作用下出現(xiàn)的體超導(dǎo)電性，超導(dǎo)體積分?jǐn)?shù)達(dá)到了86%,。這一發(fā)現(xiàn)意味著又一種新型高溫超導(dǎo)材料的問(wèn)世,，它不僅具有超導(dǎo)特性，還展現(xiàn)出奇異金屬行為及獨(dú)特的層間耦合效應(yīng),，為深入理解高溫超導(dǎo)機(jī)制開(kāi)啟了新的研究視角,。

超導(dǎo)材料在特定低溫下電阻消失并表現(xiàn)出完全抗磁性，對(duì)電力傳輸,、儲(chǔ)能,、醫(yī)療成像、高速交通及量子計(jì)算等領(lǐng)域具有重要意義,。盡管數(shù)十年來(lái)全球科學(xué)家對(duì)高溫超導(dǎo)現(xiàn)象進(jìn)行了廣泛探索,，其背后的原理仍然是個(gè)未解之謎。因此，發(fā)現(xiàn)新的高溫超導(dǎo)材料不僅是理論研究的重大突破,，也可能引領(lǐng)技術(shù)應(yīng)用的新方向,。

趙俊團(tuán)隊(duì)的工作亮點(diǎn)在于成功制備出的鎳氧化物單晶在超導(dǎo)轉(zhuǎn)換溫度下展現(xiàn)的零電阻及邁斯納效應(yīng)，證明了這種材料的超導(dǎo)屬性與著名的銅氧化物高溫超導(dǎo)體相近,。趙俊教授強(qiáng)調(diào),，這一發(fā)現(xiàn)明確證實(shí)了鎳氧化物的體超導(dǎo)性。他自2012年起在復(fù)旦大學(xué)致力于高溫超導(dǎo)和量子磁性材料的研究,，特別在高品質(zhì)單晶樣品的制備和性質(zhì)測(cè)量方面有著深厚積累,。

制備這類鎳氧化物單晶極具挑戰(zhàn)，需在高氧壓,、高溫及精確控制的溫度梯度條件下進(jìn)行,，稍有不慎便可能導(dǎo)致成分不純或結(jié)構(gòu)缺陷。經(jīng)過(guò)反復(fù)嘗試和優(yōu)化生長(zhǎng)條件,，團(tuán)隊(duì)最終克服了難關(guān),，合成出純凈的三層La4Ni3O10單晶，并通過(guò)一系列精密測(cè)試,，揭示了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)性質(zhì)的詳細(xì)信息,。特別是在高壓環(huán)境下，該材料在69 GPa壓力下展現(xiàn)出30K的超導(dǎo)臨界溫度,，超導(dǎo)體積分?jǐn)?shù)高達(dá)86%。

此研究不僅描繪了La4Ni3O10在壓力影響下的超導(dǎo)相圖,，還指出了超導(dǎo),、電荷密度波、自旋密度波以及奇異金屬行為之間的相互關(guān)系,，暗示鎳氧化物的超導(dǎo)機(jī)制可能與銅氧化物存在差異,，為探索超導(dǎo)電性及其他相關(guān)現(xiàn)象的深層次關(guān)聯(lián)提供了寶貴的物質(zhì)基礎(chǔ)。

未來(lái),，趙俊團(tuán)隊(duì)將持續(xù)在高溫超導(dǎo)領(lǐng)域深耕,，旨在揭開(kāi)不同超導(dǎo)體系之間的內(nèi)在聯(lián)系和基本原理，推動(dòng)高性能高溫超導(dǎo)材料的發(fā)展,。本研究由趙俊,、郭建剛、曾橋石等人共同指導(dǎo),，朱英浩,、彭帝、張恩康等為論文共同第一作者,，體現(xiàn)了跨機(jī)構(gòu)合作在推進(jìn)科學(xué)前沿探索中的重要作用,。