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我國科學(xué)家在超導(dǎo)材料方面獲重要突破
2025年02月19日 13:27:56
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點(diǎn)擊量：3818
南方科技大學(xué)、粵港澳大灣區(qū)量子科學(xué)中心與清華大學(xué)聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)公開了新的研究成果，他們發(fā)現(xiàn)了了常壓下鎳氧化物的高溫超導(dǎo)電性，這有望成為解決高溫超導(dǎo)機(jī)理的科學(xué)難題的重要突破口。
超導(dǎo)材料指在特定溫度(超導(dǎo)臨界溫度)以下電阻為零的導(dǎo)體。電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，簡(jiǎn)單來說就是其對(duì)電流阻礙作用的強(qiáng)弱。因?yàn)殡娮璧拇嬖?，電流通過導(dǎo)體時(shí)難免出現(xiàn)能量損耗。換言之，超導(dǎo)材料可以避免或者極大程度減少這種損耗，因此被認(rèn)為是未來理想的導(dǎo)電材料。更重要的一點(diǎn)是，由于超導(dǎo)材料處于超導(dǎo)狀態(tài)時(shí)，自身磁通量將全部被排除出體外，磁感應(yīng)強(qiáng)度恒等于0，因此超導(dǎo)材料也被認(rèn)為是具備完全抗磁性的特殊材料，這一點(diǎn)使得其在磁懸浮領(lǐng)域也被給予厚望。
然而，這些理論都建立在我們可以有效應(yīng)用超導(dǎo)材料的前提下。事實(shí)上，超導(dǎo)材料的發(fā)展面臨著諸多問題。首先基本的一點(diǎn)就是低溫限制。事實(shí)上，目前發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)材料，對(duì)于溫度的要求都十分苛刻，這限制了超導(dǎo)材料的使用條件，增加了超導(dǎo)材料的應(yīng)用難度與成本。再次基礎(chǔ)上，現(xiàn)有超導(dǎo)材料還存在質(zhì)地普遍較脆的情況，難以進(jìn)行復(fù)雜化的加工或者滿足高強(qiáng)度工作需要。
這因如此，目前材料學(xué)一個(gè)重要的研究方向，便是尋找溫度在可控范圍內(nèi)，盡可能接近常溫常壓的超導(dǎo)材料。而就在近日，我國科學(xué)家收獲了重要突破。
在近日南方科技大學(xué)舉行的高溫超導(dǎo)研究重大成果發(fā)布會(huì)上，南方科技大學(xué)、粵港澳大灣區(qū)量子科學(xué)中心與清華大學(xué)聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)公開了新的研究成果，他們發(fā)現(xiàn)了了常壓下鎳氧化物的高溫超導(dǎo)電性，這有望成為解決高溫超導(dǎo)機(jī)理的科學(xué)難題的重要突破口。
高溫超導(dǎo)一般指超導(dǎo)臨界溫度在77K(液氮溫度)以上的超導(dǎo)體，目前高溫超導(dǎo)的機(jī)理至今尚未完全清楚，但是可以確定的一點(diǎn)是，這類超導(dǎo)材料是目前我們現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化可能性相對(duì)較高的超導(dǎo)材料。
據(jù)悉該團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了“強(qiáng)氧化原子逐層外延”技術(shù)。這種技術(shù)可以在精準(zhǔn)控制化學(xué)配比的情況下實(shí)現(xiàn)原子層的精確逐層生長(zhǎng)。通過這種方法，能夠構(gòu)建結(jié)構(gòu)復(fù)雜且熱力學(xué)亞穩(wěn)但晶體質(zhì)量趨于完美的氧化物薄膜。
基于此，研究團(tuán)隊(duì)成功在極強(qiáng)氧化環(huán)境下固定住了原本需要極高壓環(huán)境下才能穩(wěn)定存在的原子結(jié)構(gòu)，精確排列鎳、氧等原子，構(gòu)建出納米級(jí)厚度的超薄膜，在常壓環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了鎳氧化物材料的高溫超導(dǎo)電性，使其成為繼銅基、鐵基之后，第三類在常壓下突破“麥克米蘭極限”的高溫超導(dǎo)材料體系。目前該成果已經(jīng)被央視在內(nèi)多家媒體報(bào)道，并且相關(guān)成果也已經(jīng)刊登于國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上。
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