中国科学家突破镍基高温超导材料研究，揭示背后黑科技

一种材料，在特定状态下，电阻直接“归零”，电流几乎永不衰减，这种现象被称为超导。超导现象通常需要在极低温度下才能实现，接近绝对零度。然而，近日，由薛其坤院士领衔的联合研究团队在这一领域取得了重大突破。他们成功设计制造出两种全新的常压镍基高温超导材料，并锁定了决定超导性能的“电子基因”。这一成果已在国际顶级学术期刊《自然》上发表。

镍基材料被认为是高温超导领域的一块核心拼图。然而，实现镍基超导并不容易。材料需要处于极强的氧化状态，但这会导致材料的晶格结构变得极不稳定，随时可能崩塌。为此，研究团队开发了一项自研技术——“强氧化原子逐层外延”，这项技术如同在纳米尺度上搭建原子积木，使得科学家能够在超强氧化环境下，精确地一层一层摆放镧、镨、镍等原子，同时实时锁定每一层的化学状态。

突破背后的技术创新

正是凭借这项技术，研究团队在去年率先实现了常压镍基高温超导，并在今年设计并制造出两种全新的超结构材料。然而，发现新材料只是第一步，更关键的是要弄清楚这些材料为何能够超导。为此，科学家们使用了一台角分辨光电子能谱的“超级相机”，通过拍摄材料内部电子运动的高清动态影像，成功锁定了材料特定区域的一个“口袋结构”与超导性能之间的关联。这为破解高温超导机理提供了关键的实验依据。

高温超导的历史与挑战

高温超导材料的研究一直是物理学界的前沿课题。自1986年首个高温超导材料被发现以来，科学家们不断探索其背后的物理机制。传统的超导材料需要在接近绝对零度的温度下才能实现超导，这极大限制了其实际应用。高温超导材料的出现为超导技术的广泛应用带来了新的希望，但其复杂的物理机制一直是科学家们面临的巨大挑战。

镍基高温超导材料的研究尤其困难，因为镍元素的化学性质使得材料在高温下的稳定性成为一大难题。此次中国科学家的突破不仅为高温超导材料的研究提供了新的方向，也为未来的实际应用奠定了基础。

专家观点与未来展望

业内专家认为，此次研究成果具有重要的科学价值和应用潜力。北京大学物理学院教授李明表示：“这项研究不仅在材料科学领域取得了重要进展，也为高温超导机理的研究提供了新的视角。”他指出，未来的研究将继续围绕材料的微观结构与超导性能的关系展开，以期实现更高效、更稳定的超导材料。

展望未来，随着技术的不断进步，高温超导材料有望在电力传输、磁悬浮、医学成像等领域得到广泛应用。科学家们的努力将助力人类在能源利用效率上的进一步提升。

总台央视记者 张春玲 朱平 李必熊

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