7月17日晚間，全球頂尖科學(xué)期刊《自然》雜志在線發(fā)布了復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系趙俊教授團隊的一項重大科研成果。該團隊成功合成了高質(zhì)量的三層鎳氧化物La4Ni3O10單晶樣品，并首次證實其在高壓下展現(xiàn)出優(yōu)異的體超導(dǎo)電性，其超導(dǎo)體積分數(shù)高達86%，這一發(fā)現(xiàn)為高溫超導(dǎo)機理的研究開辟了新的道路。

       該研究成果以“Superconductivity in pressurized trilayer La4Ni3O10-δ single crystals”（加壓三層 La4Ni3O10-δ單晶的超導(dǎo)性）為題發(fā)表于最新一期的《自然》。《自然》同期在“新聞和觀點”（News&Views）專欄對該文進行亮點推薦和介紹。

       超導(dǎo)體，這一在特定轉(zhuǎn)變溫度之下電阻為零且呈現(xiàn)完全抗磁性的材料，自1911年被荷蘭物理學(xué)家?？恕た┝帧ぐ簝?nèi)斯在汞中首次發(fā)現(xiàn)以來，便因其獨特的物理性質(zhì)和廣泛的應(yīng)用前景而備受關(guān)注。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，科學(xué)家們逐漸認識到超導(dǎo)現(xiàn)象不僅存在于極低溫的常規(guī)金屬和合金中，更在后續(xù)的研究中發(fā)現(xiàn)了高溫超導(dǎo)現(xiàn)象，這一發(fā)現(xiàn)徹底打破了人們對超導(dǎo)只能存在于極低溫的傳統(tǒng)認知。

       高溫超導(dǎo)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)激發(fā)了全球科學(xué)家的研究熱情，他們致力于尋找新型高溫超導(dǎo)體，以揭示其背后的科學(xué)機理并推動相關(guān)技術(shù)的實際應(yīng)用。多年來，盡管科學(xué)家們已經(jīng)取得了諸多進展，但高溫超導(dǎo)的形成機理仍然是科學(xué)界亟待解決的重大科學(xué)問題之一。

       鎳元素，作為元素周期表中緊鄰銅元素的金屬，其氧化物被認為是實現(xiàn)高溫超導(dǎo)電性的重要候選材料之一。然而，由于鎳氧化物中實現(xiàn)超導(dǎo)電性的條件極為苛刻，長期以來科學(xué)家們在這一領(lǐng)域的研究進展緩慢。近年來，隨著研究手段的不斷進步和研究的深入，科學(xué)家們逐漸在鎳氧化物中發(fā)現(xiàn)了一些具有超導(dǎo)電性的體系，但這些體系往往存在超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度低、超導(dǎo)體積分數(shù)小等問題，難以滿足實際應(yīng)用的需求。

       趙俊教授團隊利用先進的高壓光學(xué)浮區(qū)技術(shù)，克服了鎳氧化物單晶生長條件極為苛刻的難題，成功制備出純相的三層La4Ni3O10單晶樣品。這一創(chuàng)新性的成果不僅展示了鎳氧化物在高溫超導(dǎo)領(lǐng)域的巨大潛力，還為實現(xiàn)更高溫度下的體超導(dǎo)電性提供了重要依據(jù)。

趙?。ㄇ芭抛笕┱n題組成員合影 （圖片來源：復(fù)旦大學(xué)官方微信號）

       研究表明，在69GPa的壓力條件下，La4Ni3O10單晶樣品的超導(dǎo)臨界溫度達到了30K，遠低于傳統(tǒng)超導(dǎo)材料所需的極低溫環(huán)境，標志著高溫超導(dǎo)現(xiàn)象的又一重要進展。更為引人注目的是，該單晶樣品的超導(dǎo)體積分數(shù)達到了驚人的86%，這一數(shù)字與銅氧化物高溫超導(dǎo)體相當，有力證明了鎳氧化物同樣具備實現(xiàn)體超導(dǎo)電性的能力。

       趙俊教授指出，三層鎳氧化物La4Ni3O10的獨特三明治結(jié)構(gòu)使得其內(nèi)層和外層NiO2面具有不同的化學(xué)環(huán)境和物理性質(zhì)，這為調(diào)控超導(dǎo)電性提供了更多可能性。此外，該體系表現(xiàn)出的奇異金屬行為和獨特的層間耦合現(xiàn)象，也為理解高溫超導(dǎo)機理提供了新的視角和平臺。

       《自然》雜志在同期“新聞和觀點”專欄中對該研究成果進行了亮點推薦和詳細介紹，高度評價了趙俊教授團隊在高溫超導(dǎo)領(lǐng)域取得的這一重大突破。該成果不僅豐富了高溫超導(dǎo)材料的種類，更為探索新型高溫超導(dǎo)材料、推動超導(dǎo)技術(shù)的實際應(yīng)用提供了重要支撐。

       高溫超導(dǎo)材料的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用對于電力傳輸、儲能、醫(yī)學(xué)成像、磁懸浮列車以及量子計算等領(lǐng)域具有深遠影響。隨著科學(xué)研究的不斷深入，高溫超導(dǎo)機理的逐步揭示，未來有望出現(xiàn)更多具有更高超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度和更優(yōu)異性能的高溫超導(dǎo)材料，為人類社會帶來革命性的技術(shù)變革。