7月12日，《自然》雜志刊登中山大學(xué)王猛教授團(tuán)隊(duì)與其他單位合作的成果：首次發(fā)現(xiàn)液氮溫區(qū)鎳氧化物超導(dǎo)體。這是由中國(guó)科學(xué)家首次率先獨(dú)立發(fā)現(xiàn)的全新高溫超導(dǎo)體系，是人類(lèi)目前發(fā)現(xiàn)的第二種液氮溫區(qū)非常規(guī)超導(dǎo)材料，是基礎(chǔ)研究領(lǐng)域“從0到1”的重要突破，將有望推動(dòng)破解高溫超導(dǎo)機(jī)理，使設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)高溫超導(dǎo)材料成為可能，在信息技術(shù)、工業(yè)加工技術(shù)、超導(dǎo)電力、生物醫(yī)學(xué)和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用。
超導(dǎo)材料具有絕對(duì)零電阻、完全抗磁性和宏觀(guān)量子隧穿效應(yīng)的特殊性質(zhì)，因此具有重要的科學(xué)和應(yīng)用價(jià)值，在該領(lǐng)域已產(chǎn)生了5個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)。中國(guó)科學(xué)家也因超導(dǎo)領(lǐng)域的突破兩次獲得國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)，以及一次國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)。1986年，科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)銅氧化物超導(dǎo)材料，隨后多國(guó)科學(xué)家將其超導(dǎo)溫度提升到了液氮溫區(qū)，即超過(guò)77K（開(kāi)爾文）。液氮的廉價(jià)和易得，推動(dòng)了銅氧化物高溫超導(dǎo)材料的規(guī)模化應(yīng)用。然而，高溫超導(dǎo)的機(jī)理至今未知，成為近40年來(lái)物理學(xué)中最重要的科學(xué)問(wèn)題之一。
王猛教授介紹，團(tuán)隊(duì)耗時(shí)三年半，依托中山大學(xué)物理學(xué)院公共科研平臺(tái)，通過(guò)不斷努力成功生長(zhǎng)了鎳氧化物L(fēng)a3Ni2O7單晶，隨后在中山大學(xué)高壓實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)以及華南理工大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院物理研究所、北京同步輻射裝置開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究，很快在實(shí)驗(yàn)上確定了此單晶材料能夠在壓力下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)，轉(zhuǎn)變溫度達(dá)到液氮溫區(qū)，高達(dá)80K。這是繼銅氧化物高溫超導(dǎo)體后，另一個(gè)完全不同體系的高溫超導(dǎo)體。
“本次發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)的鎳氧化物，鎳的價(jià)態(tài)為+2.5價(jià)，遠(yuǎn)離人們此前認(rèn)為容易出現(xiàn)超導(dǎo)電性的正1價(jià)，超出此前理論預(yù)期。其電子結(jié)構(gòu)、磁性與銅氧化物完全不同，通過(guò)比較研究，有可能推動(dòng)科學(xué)家破解高溫超導(dǎo)機(jī)理?！蓖趺徒淌诮榻B，“根據(jù)機(jī)理，有望與計(jì)算機(jī)、AI技術(shù)等學(xué)科交叉后，設(shè)計(jì)、合成新的更多的更容易應(yīng)用的高溫超導(dǎo)材料，實(shí)現(xiàn)更加廣泛的應(yīng)用?！?/p>
該發(fā)現(xiàn)得到了《自然》雜志審稿人的高度評(píng)價(jià)，認(rèn)為它“具有突出重要性”“是開(kāi)創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)”。該發(fā)現(xiàn)在審稿階段于科研論文預(yù)印平臺(tái)公布后，迅速受到全球超導(dǎo)領(lǐng)域研究人員廣泛關(guān)注和跟進(jìn)研究，在一個(gè)月左右的時(shí)間里已有十余篇相關(guān)理論和實(shí)驗(yàn)工作相繼公布。
本工作由中山大學(xué)物理學(xué)院教授王猛領(lǐng)導(dǎo)完成。中山大學(xué)物理學(xué)院副研究員孫華蕾、博士研究生霍夢(mèng)五為論文的共同第一作者，王猛和清華大學(xué)教授張廣銘為論文共同通訊作者。實(shí)驗(yàn)方面，團(tuán)隊(duì)得到華南理工大學(xué)唐玲云、毛忠泉，中國(guó)科學(xué)院物理研究所程金光團(tuán)隊(duì)，美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)博士韓藝豐支持；理論方面中山大學(xué)教授姚道新和博士研究生胡訓(xùn)武開(kāi)展了基于密度泛函理論的材料結(jié)構(gòu)和能帶計(jì)算，清華大學(xué)張廣銘教授提出了一個(gè)理解實(shí)驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果的物理圖像。
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