打破极限！我国高温超导范畴获重要效果

2月18日，中國科學院（yuàn）院士薛其（qí）坤領銜的南邊科技大學（以下簡（jiǎn）稱南科大）、粵（yuè）港（gǎng）澳大灣區量子科學中心與清華大學聯合研討（tǎo）團隊（duì）在（zài）《天然（rán）》宣布最新研討。他們在常壓環境下完結了鎳氧（yǎng）化物資料的高溫超導電性，超導（dǎo）開始改變溫度打破40開爾文（K）——相當於零下233攝氏度，並（bìng）觀測到“零電阻”和“抗磁性”的兩層特征。

這一發現使鎳基資料成（chéng）為繼銅基、鐵基之後，第三類在常壓下打破40K“麥克米蘭極限（xiàn）”的高溫超導資料係統（tǒng），為破解高溫超導機理的科（kē）學難題供給了全新打破口。

薛其（qí）坤（左二）及團隊成（chéng）員。南科大供圖。

納米尺度上“搭原（yuán）子積木”。

超導比如電力（lì）高速（sù）公路上（shàng）的“零能耗跑車”，電流經過期徹底沒有損耗（hào），被廣泛認為是具有顛覆性的技能遠景。自1911年超導現象被發現以來，尋覓（mì）更高溫度的超（chāo）導資料成為世界科學界的一個重要研討方（fāng）向。

傳統（tǒng）超導體的超導最高改變溫（wēn）度為（wéi）40K，即“麥克米蘭（lán）極限”。此前，銅（tóng）基和鐵基兩類資料的超導改變溫度打破了“麥克米蘭極限”，被稱為高溫超導體。

近年來，鎳基超導資料異軍突（tū）起。2019年，美國科學家初次在鎳（niè）基薄膜中觀測到（dào）超導電（diàn）性，但其超（chāo）導溫度較低。2023年，我國科學家在超越10萬個大氣壓的高壓環境下，完結了鎳基資料的液氮溫區超導，在世界上發生廣泛影響。但是，怎麽脫節高壓約（yuē）束、完結常壓（yā）高（gāo）溫超導，仍是全球科學家競相追逐的重要方針。

針對這（zhè）一應戰，自2022年起，南科大校長薛其坤與南科大物理係副教授陳卓昱帶領研討團隊，自主研（yán）製了“強氧化原子逐層外延”技能。

“這項技能可以在氧化才幹比傳統辦法強上萬倍的（de）條件下，仍然（rán）完結原子層的逐層（céng）成長，並準確操控化學配比。這就比（bǐ）如在納米尺度上（shàng）‘搭原（yuán）子積木（mù）’，構建出結構雜亂、熱力（lì）學亞穩，但晶體質量趨於完美的氧化物薄膜。”陳卓昱介紹。

研討團隊（duì）進一步將該技能應用於鎳基超導資料的開發中（zhōng），構建出厚度僅幾納米（mǐ）的超薄膜，在極強的氧化環（huán）境下，完結了“原子（zǐ）鉚釘術”，固定住本（běn）來（lái）需求極高壓環境下才幹（gàn）安穩存在的原子結構。

“在此過程中，咱們（men）試驗了1000多片樣（yàng）品（pǐn），最終成功獲得了常壓下（xià）的（de）超導（dǎo）電性。經過精細的電（diàn）磁輸運丈量，咱（zán）們（men）觀測（cè）到零電阻與抗（kàng）磁性，確認了高（gāo）溫超導電性的存在。”陳卓昱標明，此次打破標明，經過界麵工程優化（huà）資料規（guī）劃，有望在（zài）更高溫度如液氮溫區完結鎳基（jī）超導。

薛其坤標明，這是氧化物薄膜外（wài）延成長技能的一次嚴重跨（kuà）過，不隻為包含寬禁帶半導體等各類氧化物（wù）的缺氧難（nán）題供給了（le）解決方案（àn），還極大拓寬了高溫超導等強相關電子係統的人工規劃與（yǔ）製備。

自（zì）主研製國產儀器。

在以往（wǎng）的高溫超導試驗研討中，所用設備以進口為主，這一局勢在很大程度上（shàng）限（xiàn）製了我國高溫（wēn）超導研討的自主性和立異（yì）性。

此（cǐ）外，高溫超導試驗（yàn）關於超高真空（kōng）、超強氧化環境、原（yuán）子級堆積精度以（yǐ）及高（gāo）度自動化等方麵的要求極為苛刻，使得研討團（tuán）隊在展開（kāi）研（yán）討時（shí）不得不依賴進口（kǒu）設備。

此次研討團隊聯合了多家國產設備製作企（qǐ）業，成立了由資料科學家、精細機械工程（chéng）師和自動化操控專家組成的聯（lián）合技能組，研製出全球首台兼具超強氧（yǎng）化氣氛與原子級堆積精度的薄膜外延設（shè）備，完結較（jiào）世（shì）界同類設（shè）備提高上萬倍的氧化效能。

“與國外比（bǐ）較，國內的工業生態優勢十分大，多家（jiā）設備商（shāng）可以很好地協作，許多雜亂的需求也能完結。”陳卓昱（yù）說（shuō）。在這個過（guò）程中（zhōng），研（yán）討（tǎo）團隊探索出‘科研牽引—聯合（hé）開發—迭代晉級’的新式校企協同研製範（fàn）式。

本地企業經過（guò）派駐技能人員與高校試驗室樹立長（zhǎng）時間協作關係，可以（yǐ）實（shí）時（shí）把握設備運轉狀況，並在呈現毛病時快速完結修理（lǐ）或（huò）供給代替方案，最大程度支撐科研作業高（gāo）效進行。這不隻提高了（le）設備的運用功率，還促（cù）進了設備不（bú）斷迭代晉級（jí），到達更高的運轉水平。

平均年齡28歲，年青力氣不斷湧現（xiàn）。

35歲（suì）的陳卓昱（yù）是這項（xiàng）研討效果的首要完結人。2022年，他在完畢美（měi）國斯坦福（fú）大學的博士後研（yán）討作業後，回到家園深（shēn）圳，參加南科大。

在薛（xuē）其坤的帶領下，陳卓昱從零（líng）開始組成超導機理試驗室，展開高溫（wēn）超導研討（tǎo），短短3年就（jiù）組成起一個首要由博（bó）士後和在讀研討生組成的研討團隊，團隊成員平均年齡僅28歲（suì）。

鎳基超導研討作（zuò）為當時（shí）世（shì）界科學界的前沿熱門，全（quán）球競賽反常劇烈。在（zài）攻關的過程中，斯坦福大學的研討團隊與（yǔ）協作者簡直一起報（bào）告了相似資料（liào）係統中的常壓超導電性。中美團隊研討途徑獨立，試驗彼此印證。

“因為世界競賽十分劇烈，咱們組織了幾個小隊輪番做（zuò）試驗，每天跟進試（shì）驗效果、反應、製定方案，發現超導信號後，便馬上編（biān）撰文章。”陳卓昱（yù）標明（míng），研討宣布後引發了學術界的高度重視。審稿人對（duì）該效果點評稱，這項作業是鎳基超導（dǎo）研討的一個重要打破。

“該效果在常壓下完結（jié）了鎳氧（yǎng）化物超導溫度到達40K以上，將（jiāng）促進對鎳基（jī）超導體更深化、廣泛的研討，有（yǒu）望推進對銅基、鐵基、鎳基3類高溫超導係統宗族的共性機理（lǐ）研討。別的，該效果源於長時間堆集的技（jì）能打破，是在強氧化和資料係（xì）統應用（yòng）上的立異（yì），為高溫超導資料研討供給了新思路。”中國科學院院士陳仙（xiān）輝點評說。

（相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-025-08755-z，原標題為《打破極限（xiàn）！我國在高溫超導（dǎo）範疇獲重（chóng）要效果》）。