2023年中國十大科技進(jìn)展新聞 |
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液氮溫區(qū)鎳氧化物超導(dǎo)體首次發(fā)現(xiàn) |
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鎳氧化物樣品制備
中山大學(xué)供圖
2023年7月12日,《自然》刊登了中山大學(xué)教授王猛團隊與清華大學(xué)、華南理工大學(xué)等單位合作的成果:首次發(fā)現(xiàn)在14GPa壓力下達(dá)到液氮溫區(qū)的鎳氧化物超導(dǎo)體。這是由中國科學(xué)家首次率先獨立發(fā)現(xiàn)的全新高溫超導(dǎo)體系,是人類目前發(fā)現(xiàn)的第二種液氮溫區(qū)非常規(guī)超導(dǎo)材料,是基礎(chǔ)研究領(lǐng)域“從0到1”的重要突破,將有望推動破解高溫超導(dǎo)機理,使設(shè)計和預(yù)測高溫超導(dǎo)材料成為可能,在信息技術(shù)、工業(yè)加工技術(shù)、超導(dǎo)電力、生物醫(yī)學(xué)和交通運輸?shù)阮I(lǐng)域,實現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用。
超導(dǎo)材料具有絕對零電阻、完全抗磁性和宏觀量子隧穿效應(yīng)的特殊性質(zhì),因此具有重要的科學(xué)和應(yīng)用價值。然而,高溫超導(dǎo)的機理至今未知,成為近40年來物理學(xué)中最重要的科學(xué)問題之一。
團隊耗時三年半,依托中山大學(xué)物理學(xué)院公共科研平臺,通過不斷努力成功生長了鎳氧化物L(fēng)a3Ni2O7單晶,隨后在中山大學(xué)高壓實驗研究平臺以及華南理工大學(xué)、中國科學(xué)院物理研究所、北京同步輻射裝置開展實驗研究,很快在實驗上確定了此單晶材料能夠在壓力下實現(xiàn)超導(dǎo),轉(zhuǎn)變溫度達(dá)到液氮溫區(qū),高達(dá)80K。這是繼銅氧化物高溫超導(dǎo)體后,另一個完全不同體系的高溫超導(dǎo)體。
本次發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)的鎳氧化物,鎳的價態(tài)為+2.5價,遠(yuǎn)離人們此前認(rèn)為容易出現(xiàn)超導(dǎo)電性的正1價,超出此前理論預(yù)期。其電子結(jié)構(gòu)、磁性與銅氧化物完全不同,通過比較研究,研究人員認(rèn)為其有可能推動破解高溫超導(dǎo)機理。
該發(fā)現(xiàn)得到了《自然》審稿人的高度評價,認(rèn)為它“具有突出重要性”“是開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)”。該發(fā)現(xiàn)在審稿階段于科研論文預(yù)印本平臺公布后,迅速受到全球超導(dǎo)領(lǐng)域研究人員廣泛關(guān)注和跟進(jìn)研究,在一個月左右的時間里已有10余篇相關(guān)理論和實驗工作相繼公布!
《科學(xué)新聞》 (科學(xué)新聞2024年2月刊 封面)