7月(yue)17日晚間，全球頂(ding)尖科學期刊《自然》雜志在線發布了復旦大學物理學系趙(zhao)俊(jun)教授(shou)團(tuan)隊的(de)(de)一項重(zhong)大科研成(cheng)果(guo)。該(gai)團(tuan)隊成(cheng)功合成(cheng)了高(gao)(gao)質量(liang)的(de)(de)三層鎳氧化(hua)物La4Ni3O10單晶樣品，并(bing)首(shou)次證實其在高(gao)(gao)壓下展現出優異的(de)(de)體(ti)超導電性(xing)，其超導體(ti)積分數高(gao)(gao)達86%，這(zhe)一發現為高(gao)(gao)溫超導機理的(de)(de)研究(jiu)開(kai)辟了新的(de)(de)道路(lu)。

       該(gai)研究成(cheng)果以“Superconductivity in pressurized trilayer La4Ni3O10-δ single crystals”（加壓三層 La4Ni3O10-δ單晶的超導性）為題(ti)發表于最新一期(qi)(qi)的《自然》。《自然》同期(qi)(qi)在“新聞和觀點”（News&Views）專欄對該(gai)文進行亮點推薦和介紹。

       超(chao)(chao)導(dao)(dao)體(ti)，這一在特定轉變溫(wen)度之下(xia)電(dian)阻(zu)為零且呈(cheng)現完全抗(kang)磁性(xing)的(de)(de)(de)材料(liao)，自1911年被荷蘭物理(li)學家海克·卡末(mo)林·昂內斯在汞中(zhong)首(shou)次發現以來，便因其(qi)獨特的(de)(de)(de)物理(li)性(xing)質和(he)廣泛的(de)(de)(de)應用前景(jing)而備受關注。隨著科學技術(shu)的(de)(de)(de)不(bu)斷進步，科學家們逐漸認(ren)識到超(chao)(chao)導(dao)(dao)現象(xiang)不(bu)僅存在于極低溫(wen)的(de)(de)(de)常規金(jin)屬和(he)合金(jin)中(zhong)，更(geng)在后(hou)續的(de)(de)(de)研究中(zhong)發現了高溫(wen)超(chao)(chao)導(dao)(dao)現象(xiang)，這一發現徹底打(da)破了人們對(dui)超(chao)(chao)導(dao)(dao)只能存在于極低溫(wen)的(de)(de)(de)傳統認(ren)知。

       高溫超導現象的發現激發了全球科學家的研究熱情，他們致力于尋找新型，以揭示(shi)其背后的(de)科(ke)學(xue)機理并推動相關技術的(de)實際應用(yong)。多年來(lai)，盡管(guan)科(ke)學(xue)家們已經取得了諸多進展，但高溫(wen)超(chao)導的(de)形成(cheng)機理仍(reng)然是科(ke)學(xue)界(jie)亟待解(jie)決的(de)重大科(ke)學(xue)問題(ti)之一。

       鎳元(yuan)素(su)(su)，作為元(yuan)素(su)(su)周期(qi)(qi)表中(zhong)緊鄰銅元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)金屬(shu)，其氧化物(wu)被認為是實現高溫(wen)超(chao)導電性(xing)的(de)(de)重(zhong)要候選材料之一。然而，由于鎳氧化物(wu)中(zhong)實現超(chao)導電性(xing)的(de)(de)條件極(ji)為苛刻，長期(qi)(qi)以來(lai)科學家們(men)在這(zhe)一領域的(de)(de)研究(jiu)進展(zhan)緩(huan)慢。近年來(lai)，隨著研究(jiu)手段的(de)(de)不斷進步和研究(jiu)的(de)(de)深入，科學家們(men)逐(zhu)漸在鎳氧化物(wu)中(zhong)發(fa)現了一些具有超(chao)導電性(xing)的(de)(de)體系，但這(zhe)些體系往往存在超(chao)導轉(zhuan)變溫(wen)度(du)低、超(chao)導體積分數小等問題，難以滿(man)足實際應用的(de)(de)需求(qiu)。

       趙俊教授團隊利用先進的高壓光學浮區技術，克服了鎳氧化物單晶生長條件極為苛刻的難題，成功制備出純相的三層La4Ni3O10單晶樣品。這一創新性的成果不僅展示了鎳氧化物在高溫超導領域的巨大潛力，還為實現更高溫度下的體超導電性提供了重要依據。

趙俊(jun)（前排左三）課題(ti)組成員合影(ying) （圖片來源(yuan)：復旦(dan)大學(xue)官(guan)方(fang)微(wei)信號）

       研究表(biao)明(ming)，在(zai)69GPa的(de)壓力條件下，La4Ni3O10單(dan)晶(jing)樣品的(de)超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)(dao)臨界溫度(du)達到了(le)30K，遠低于(yu)傳統超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)(dao)材料所需的(de)極(ji)低溫環境(jing)，標(biao)志(zhi)著高溫超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)(dao)現象的(de)又一(yi)重要進展。更為引人(ren)注目(mu)的(de)是，該(gai)單(dan)晶(jing)樣品的(de)超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)(dao)體積(ji)分數達到了(le)驚(jing)人(ren)的(de)86%，這一(yi)數字與銅氧化物高溫超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)(dao)體相當(dang)，有力證明(ming)了(le)鎳(nie)氧化物同樣具備實現體超(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)(dao)電性(xing)的(de)能(neng)力。

       趙俊教授指出，三層(ceng)鎳氧化物(wu)La4Ni3O10的獨特(te)三明治結構使得其(qi)內層(ceng)和外(wai)層(ceng)NiO2面具有不同的化學環境(jing)和物(wu)理(li)性質，這為調(diao)控(kong)超(chao)導(dao)電性提供(gong)了更(geng)多可能性。此外(wai)，該(gai)體系(xi)表(biao)現出的奇異金屬行(xing)為和獨特(te)的層(ceng)間耦合現象(xiang)，也(ye)為理(li)解(jie)高溫超(chao)導(dao)機理(li)提供(gong)了新的視角和平臺。

       《自然》雜志在同期(qi)“新聞和(he)觀點”專欄中對該研究成(cheng)果進行了亮點推薦和(he)詳細介紹(shao)，高(gao)(gao)度評價了趙俊教授團隊在高(gao)(gao)溫超(chao)導領域取得(de)的這一重大突破。該成(cheng)果不(bu)僅豐(feng)富了高(gao)(gao)溫超(chao)導材料的種類，更為探索新型高(gao)(gao)溫超(chao)導材料、推動超(chao)導技(ji)術(shu)的實際應用提供(gong)了重要支撐。

       高(gao)溫超(chao)導材料的(de)發現和應用對(dui)于(yu)電(dian)力傳輸、儲能、醫(yi)學成像(xiang)、磁懸浮列車以及量子計(ji)算等(deng)領域具(ju)(ju)有深遠影響。隨著科(ke)學研究的(de)不斷(duan)深入(ru)，高(gao)溫超(chao)導機理的(de)逐步揭示，未來有望(wang)出現更多具(ju)(ju)有更高(gao)超(chao)導轉(zhuan)變溫度和更優異(yi)性能的(de)高(gao)溫超(chao)導材料，為人類社會帶(dai)來革(ge)命性的(de)技術變革(ge)。