复旦大学团队发现新型高温超导体

中国教育报-中国教育新闻网讯（记者 任朝霞 通讯员 殷梦昊 丁超逸）日前，复旦大学物理学系赵俊教授团队利用高压光学浮区技术成功生长了三层镍氧化物La4Ni3O10高质量单晶样品，证实了镍氧化物中具有压力诱导的体超导电性，其超导体积分数达到86%。7月17日，相关研究成果发表于国际学术期刊《自然》（Nature）。

超导体是指在特定转变温度之下电阻为零且呈现完全抗磁性的材料，能广泛应用于电力传输和储能、医学成像、磁悬浮列车、量子计算等领域。研究高温超导的一个重要课题，就是寻找新型高温超导体。镍氧化物被认为是实现高温超导电性的重要候选材料之一。但经过几十年的研究，人们发现在镍氧化物中实现超导电性的条件十分苛刻。

“高温超导研究的突破大多由实验、特别是新超导体的发现驱动，迄今为止还有很多现有理论无法完全解释的现象。”赵俊介绍，“镍氧化物单晶样品的生长条件十分苛刻，需要在特定的高氧压的环境中，保持高温和尖锐的温度梯度，才能实现单晶样品的稳定生长。由于成相的氧压窗口很小，因此容易出现多种成分的镍氧化物层状共生的现象，且生长过程中极易出现大量顶点氧位置的缺陷，这可能是镍氧化物超导含量低的原因。”

团队不断寻找总结规律，中间历经多次失败，最终成功合成了纯相三层La4Ni3O10镍氧化物单晶样品。团队进一步开展了一系列中子衍射和X射线衍射测量，精确测定了材料的晶格结构和氧原子坐标及含量，发现其中几乎没有顶点氧缺陷。此外，研究还发现三层镍氧化物呈现出奇异金属和独特的层间耦合行为，为人们理解高温超导机理提供了新的视角和平台。