中國科學家研製鎳基超導體 常壓下達 63 K

中國科學家報告，在常壓下實現鎳基高溫超導體的轉變溫度分別達到 63 K、50 K 及 46 K。該研究由南方科技大學薛其坤團隊與中國科學技術大學合作，在《Nature》期刊發佈，詳細描述雙層鎳基材料的轉變溫度由先前 45 K 提升至 63 K。研究團隊亦製備出轉變溫度為 50 K 及 46 K 的兩種人工結構。此成果在常壓環境下運作，區別於以往鎳基超導研究多需高壓條件。

團隊首先設計特定原子堆疊序列，確認鎳基材料為繼銅基及鐵基系統後的第三類高溫超導體。此進展解決高氧化態需求，該狀態通常令材料生長在超導條件下不穩定。

原子尺度材料生長管理

團隊採用強氧化原子層外延技術，在原子尺度控制材料生長。此方法可在極端氧化條件下逐層組裝原子結構，從而產生具特定電子特性的高品質鎳氧化物薄膜，如 CGTN 報導。除材料合成外，團隊辨識與這些狀態相關的電子特徵，以深化對基礎物理的理解。透過角分辨光電子能譜儀，研究人員發現超導樣本在費米面附近共享獨特電子能帶結構，此為材料物理機制的實驗證據。成果連結原子結構、電子行為與超導性，有助界定高溫超導體的特性及行為。

團隊計劃比較鎳基、銅基及鐵基材料，以解開高溫超導機制。理解這些過程，對能源傳輸系統、精密感測器及量子運算具重要意義。 原子層級設計材料，提供無阻抗電流傳輸途徑，適用於未來能源及資訊科技。另有研究分析 La3Ni2O7 薄膜，探討此化合物家族中超導性的出現。「關鍵拼圖缺失的是相圖。我們想確認此雙層系統是否具『超導圓頂』——非常規高 Tc 超導體的經典特徵，」南京大學教授兼研究作者聶悅峰解釋。

測量材料性質後，科學家繪製相圖，揭示超導圓頂，即超導性在特定條件下出現並增強的彎曲區域。此圓頂類似電子摻雜銅氧化物超導體的模式，暗示鎳酸鹽超導可能與費米面重構及電子對稱性相關。