再添科技名片！山大晶体材料实验室等团队联合刷新镍基高温超导纪录

常压下合成新镍基超导体高压下实现96K超导转变温度

中国科学家刷新镍基高温超导纪录

●研究团队摒弃了传统制备法，创新性地采用常压熔剂法，不仅摆脱了以往对复杂高压氧气设备的依赖，降低了制备门槛和成本，还通过引入离子半径较小的钐产生“化学压力”，有效抑制了杂相生成，获得了成分均匀、结构稳定的高质量单晶

近日，山东大学晶体材料全国重点实验室张俊杰教授、陶绪堂教授团队联合北京高压科学研究中心曾桥石研究员等国内外多个团队，在镍基高温超导研究中取得重大突破：成功在常压环境下合成一种新镍基超导体，并在高压条件下观测到高达96K（约零下177摄氏度）的超导转变温度，创下该类材料超导转变温度（Tc）的最高纪录。12月2日，相关研究成果刊发于国际顶级期刊《自然》。

超导是指某些材料在特定温度条件下，电阻突降为零，并呈现完全抗磁性的物理现象，其临界温度计为Tc。自1911年被发现以来，超导技术一直被视作未来能源、交通、医疗及信息技术等领域产生革命性变革的关键所在。然而，传统超导体需在接近绝对零度的极低温度下工作，制冷成本高昂，因此探寻能在更高温度下工作的“高温超导体”，成为物理学界长期追求的目标。

此次研发出的新型超导材料属于镍基氧化物体系，是继铜基、铁基超导体之后的第三类非常规高温超导体。“以前这类镍基材料的单晶都需要在高压环境下制备，需要10个大气压以上的氧压条件。”张俊杰介绍，研究团队摒弃了传统制备法，创新性地采用常压熔剂法，不仅摆脱了以往对复杂高压氧气设备的依赖，降低了制备门槛和成本，还通过引入离子半径较小的钐产生“化学压力”，有效抑制了杂相生成，获得了成分均匀、结构稳定的高质量单晶。

合成后的单晶尺寸约200微米，相当于四五根头发丝的直径。在高压条件下，确定尺寸极小的单晶是否超导也颇具挑战。团队采用氦气作为传压介质，测量了高压下的电阻温度曲线和迈斯纳效应，将该镍酸盐样品的超导转变温度从之前的80-83K提升至96K。

“在超导领域，通常将转变温度高于40K（约零下233摄氏度）称为‘高温超导’。”张俊杰解释，温度提升的意义在于，提升后的超导转变温度远高于液氮的沸点（77K），而液氮是一种相对廉价易得的制冷剂，降低了部分冷却成本。

“最理想的状态是找到室温超导体，虽然现在镍基超导材料离产业化应用还很遥远，但每一步提升都意味着向实用迈进一步。”张俊杰说，目前，团队只是在单晶生长方面去掉了高压条件，要观测到其超导性质，仍然需要在高压环境下进行测量，“我们接下来的目标，就是探索能否在常压下也实现其超导特性，彻底摆脱对高压环境的依赖。”

此项研究也为破解高温超导机理之谜提供了新的解题思路。“铜基超导研究了近40年，机理仍未完全清楚。我们希望发现更多类型的高温超导材料，比较它们的共性与特性，把转变温度提得更高，从而为最终理解高温超导的机理作出贡献。”张俊杰认为，随着对镍基等新型超导体系的持续探索，常温常压下的超导有望照进现实。

（大众新闻·大众日报记者 苑文飒）

来源：大众网