薛其坤（左二）及团队成员。■本报记者 刁雯蕙2月18日，中国迷信院院士薛其坤领衔的北方科技年夜学（以下简称南科年夜）、粤港澳年夜湾区量子迷信核心与清华年夜学结合研讨团队在《天然》宣布最新研讨。他们在常压情况下实现了镍氧化物资料的低温超导电性，超导肇端改变温度冲破40开尔文（K）——相称于零下233摄氏度，并观察到“零电阻”跟“抗磁性”的双重特点。这一发明使镍基资料成为继铜基、铁基之后，第三类在常压下冲破40K“麦克米兰极限”的低温超导资料系统，为破解低温超导机理的迷信困难供给了全新冲破口。纳米标准上“搭原子积木”超导比如电力高速公路上的“零能耗跑车”，电流畅过期完整不消耗，被普遍以为存在推翻性的技巧远景。自1911年超导景象被发明以来，寻觅更低温度的超导资料成为国际迷信界的一个主要研讨偏向。传统超导体的超导最高改变温度为40K，即“麦克米兰极限”。此前，铜基跟铁基两类资料的超导改变温度冲破了“麦克米兰极限”，被称为低温超导体。比年来，镍基超导资料异军崛起。2019年，美国迷信家初次在镍基薄膜中观察到超导电性，但其超导温度较低。2023年，我国迷信家在超越10万个年夜气压的高压情况下，实现了镍基资料的液氮温区超导，在国际上发生普遍影响。但是，怎样解脱高压限度、实现常压低温超导，还是寰球迷信家竞相追赶的主要目的。针对这一挑衅，自2022年起，南科年夜校长薛其坤与南科年夜物理系副教学陈卓昱率领研讨团队，自立研发了“强氧化原子逐层外延”技巧。“这项技巧能够在氧化才能比传统方式强上万倍的前提下，仍然实现原子层的逐层成长，并准确把持化学配比。这就比如在纳米标准上‘搭原子积木’，构建出构造庞杂、热力学亚稳，但晶体品质趋于完善的氧化物薄膜。”陈卓昱先容。研讨团队进一步将该技巧利用于镍基超导资料的开辟中，构建出厚度仅多少纳米的超薄膜，在极强的氧化情况下，实现了“原子铆钉术”，牢固住底本须要极高压情况下才干稳固存在的原子构造。“在此进程中，咱们实验了1000多片样品，最后胜利取得了常压下的超导电性。经由过程精细的电磁输运丈量，咱们观察到零电阻与抗磁性，确认了低温超导电性的存在。”陈卓昱表现，此次冲破标明，经由过程界面工程优化资料计划，无望在更低温度如液氮温区实现镍基超导。薛其坤表现，这是氧化物薄膜外延成长技巧的一次严重逾越，不只为包含宽禁带半导体等各种氧化物的缺氧困难供给懂得决计划，还极年夜拓展了低温超导等强关系电子体系的人工计划与制备。自立研发国产仪器在以往的低温超导试验研讨中，所用装备以入口为主，这一局势在很年夜水平上制约了我国低温超导研讨的自立性跟翻新性。别的，低温超导试验对超高真空、超强氧化情况、原子级堆积精度以及高度主动化等方面的请求极为严苛，使得研讨团队在发展研讨时不得不依附入口装备。此次研讨团队结合了多家国产装备制作企业，建立了由资料迷信家、精细机器工程师跟主动化把持专家构成的结合技巧组，研收回寰球首台兼具超强氧化气氛与原子级堆积精度的薄膜外延装备，实现较国际同类装备晋升上万倍的氧化效力。“与外洋比拟，海内的工业生态上风十分年夜，多家装备商可能很好地配合，良多庞杂的需要也能实现。”陈卓昱说。在这个进程中，研讨团队探索出‘科研牵引—结合开辟—迭代进级’的新型校企协同研发范式。当地企业经由过程派驻技巧职员与高校试验室树立临时配合关联，可能及时控制装备运转状况，并在呈现毛病时疾速实现维修或供给替换计划，最年夜水平支持科研任务高效停止。这不只进步了装备的应用效力，还增进了装备一直迭代进级，到达更高的运转程度。均匀年纪28岁，年青力气一直出现35岁的陈卓昱是这项研讨结果的重要实现人。2022年，他在停止美国斯坦福年夜学的博士后研讨任务后，回抵家乡深圳，参加南科年夜。在薛其坤的率领下，陈卓昱从零开端组建超导机理试验室，发展低温超导研讨，短短3年就组建起一个重要由博士后跟在读研讨生构成的研讨团队，团队成员均匀年纪仅28岁。镍基超导研讨作为以后国际迷信界的前沿热门，寰球竞争异样剧烈。在攻关的进程中，斯坦福年夜学的研讨团队与配合者多少乎同时讲演了相似资料系统中的常压超导电性。中美团队研讨门路自力，试验彼此印证。“因为国际竞争十分剧烈，咱们构造了多少个小队轮番做试验，天天跟进试验成果、反应、制定打算，发明超导旌旗灯号后，便破刻撰写文章。”陈卓昱表现，研讨宣布后激发了学术界的高度存眷。审稿人对该结果评估称，这项任务是镍基超导研讨的一个主要冲破。“该结果在常压下实现了镍氧化物超导温度到达40K以上，将增进对镍基超导体更深刻、普遍的研讨，无望推进对铜基、铁基、镍基3类低温超导系统家属的个性机理研讨。别的，该结果源于临时积聚的技巧冲破，是在强氧化跟资料系统利用上的翻新，为低温超导资料研讨供给了新思绪。”中国迷信院院士陈仙辉评估说。相干论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-025-08755-z