常压镍基超导研究获重大突破 我国科研团队刷新多项世界纪录

超导材料凭借零电阻、完全抗磁性等特殊性质，在电力传输、量子计算、医学成像等领域具有重要应用价值，而常压下实现高温超导更是全球科研领域竞逐的核心目标。近日，从南方科技大学传来喜讯，该校量子功能材料全国重点实验室和物理系科研人员，联合粤港澳大湾区量子科学中心相关团队，在常压镍基超导研究领域取得历史性突破，创下多项世界纪录，相关研究成果已发表于《国家科学评论》。

作为继铜基、铁基超导体之后的第三类高温超导体系，镍基氧化物近年来备受全球科研界瞩目。目前，镍基氧化物在高压环境下的超导起始转变温度已能达到80K（-193.15℃）甚至96K（-177.15℃），但在常压条件下，镍基薄膜的起始转变温度始终局限在40K（-233.15℃）至50K（-223.15℃）之间，常压与高压下的性能差距，成为制约镍基超导产业化应用的关键瓶颈。

为突破这一技术瓶颈，科研团队聚焦镍基超导相合成中的核心难题，对自主研发的“强氧化原子逐层外延”方法进行优化改进。通过构建比常规方法高出约1000倍的强氧化环境，搭配更高的生长温度，团队成功解决了镍基超导相合成中结构稳定性与超导相所需精准氧化态之间的热力学矛盾，实现了高质量超导薄膜的一步法原位生长，为后续性能突破奠定了坚实基础。

依托改进后的技术方法，科研团队在铝酸锶镧衬底上成功制备出高质量的镧镨镍氧化物外延薄膜。经测试，该薄膜在常压下的超导起始转变温度最高可达63K（-210.15℃），零电阻温度最高达37K（-236.15℃），两项核心指标均刷新了常压下镍基超导的世界纪录。

科研团队在研究中还发现了镍基超导性能提升的关键规律：超导性能的优化与材料正常态下的“奇异金属”行为存在直接关联。“奇异金属”具有电阻随温度线性变化的特性，当镧镨镍氧化物外延薄膜达到最优氧化状态时，其输运特征呈现典型的非费米液体行为，这一发现首次将镍基超导的高温超导电性与“奇异金属”物理直接关联，为深入探索高温超导机理提供了重要线索。

与具有极强准二维特性的铜氧化物超导体不同，该镍基超导体系表现出显著的三维超导特性，具备极强的层间耦合特征，这一独特属性为理解镍基超导的宏观形成机制提供了关键实验证据。同时，该薄膜的迈斯纳抗磁性也实现重大提升，其起始温度达到23K（-250.15℃），远超此前10K（-263.15℃）左右的纪录，进一步印证了该研究成果的突破性。

此次研究的突破，不仅成功刷新常压下镍基超导转变温度的世界纪录，更通过制备高质量的薄膜样品，搭建起一个理想的实验平台，为探索高温超导的普遍规律提供了有力支撑。这一成果标志着我国常压镍基超导研究正式进入“60K（-213.15℃）时代”，打破了常压下镍基超导性能的局限，为后续更高温度常压超导的研究开辟了新路径，也彰显了我国在高温超导领域的科研实力，为超导技术的产业化应用迈出了坚实一步。