复旦物理学系团队发现新型高温超导体

超导体因其巨大的应用潜力，一直是科研领域的焦点，尤其是在寻找能承受更高温度的新型超导体方面。近期，复旦大学物理学系赵俊教授的团队在这方面取得了重要进展，他们的研究发现于7月17日登上了《自然》杂志。团队通过高压光学浮区技术培育出的三层镍氧化物La4Ni3O10-δ高质量单晶，展示了在压力作用下出现的体超导电性，超导体积分数达到了86%。这一发现意味着又一种新型高温超导材料的问世，它不仅具有超导特性，还展现出奇异金属行为及独特的层间耦合效应，为深入理解高温超导机制开启了新的研究视角。

超导材料在特定低温下电阻消失并表现出完全抗磁性，对电力传输、储能、医疗成像、高速交通及量子计算等领域具有重要意义。尽管数十年来全球科学家对高温超导现象进行了广泛探索，其背后的原理仍然是个未解之谜。因此，发现新的高温超导材料不仅是理论研究的重大突破，也可能引领技术应用的新方向。

赵俊团队的工作亮点在于成功制备出的镍氧化物单晶在超导转换温度下展现的零电阻及迈斯纳效应，证明了这种材料的超导属性与著名的铜氧化物高温超导体相近。赵俊教授强调，这一发现明确证实了镍氧化物的体超导性。他自2012年起在复旦大学致力于高温超导和量子磁性材料的研究，特别在高品质单晶样品的制备和性质测量方面有着深厚积累。

制备这类镍氧化物单晶极具挑战，需在高氧压、高温及精确控制的温度梯度条件下进行，稍有不慎便可能导致成分不纯或结构缺陷。经过反复尝试和优化生长条件，团队最终克服了难关，合成出纯净的三层La4Ni3O10单晶，并通过一系列精密测试，揭示了其内部结构和超导性质的详细信息。特别是在高压环境下，该材料在69 GPa压力下展现出30K的超导临界温度，超导体积分数高达86%。

此研究不仅描绘了La4Ni3O10在压力影响下的超导相图，还指出了超导、电荷密度波、自旋密度波以及奇异金属行为之间的相互关系，暗示镍氧化物的超导机制可能与铜氧化物存在差异，为探索超导电性及其他相关现象的深层次关联提供了宝贵的物质基础。

未来，赵俊团队将持续在高温超导领域深耕，旨在揭开不同超导体系之间的内在联系和基本原理，推动高性能高温超导材料的发展。本研究由赵俊、郭建刚、曾桥石等人共同指导，朱英浩、彭帝、张恩康等为论文共同第一作者，体现了跨机构合作在推进科学前沿探索中的重要作用。