近日，南方科技大学、粤港澳大湾区量子科学中心与清华大学联合研究团队在国际学术期刊《自然》上发表了重要研究成果，成功在常压环境下实现了镍氧化物材料的高温超导电性，超导起始转变温度突破40开尔文（K）。这一突破性发现使镍基材料成为继铜基、铁基之后，第三类在常压下突破40K“麦克米兰极限”的高温超导材料体系，为解决高温超导机理的科学难题提供了全新突破口。
超导材料因其在电流通过时完全没有损耗的特性，被广泛认为具有颠覆性的技术前景。传统超导体的超导最高转变温度为40K，即“麦克米兰极限”。此前，铜基和铁基两类材料的超导转变温度突破了这一极限，被称为高温超导体。然而，高温超导机理复杂，如何摆脱高压限制、实现常压高温超导，近年来成为全球科学家竞相追逐的目标。
针对这一挑战，由薛其坤院士与陈卓昱率领的研究团队持续攻关，自主研发了“强氧化原子逐层外延”技术。该技术应用于镍基超导材料的开发中，通过在原子级平滑的基片上精确排列镍、氧等原子，构建出厚度仅几纳米的超薄膜。在极强的氧化环境下，通过界面工程，实现了“原子铆钉术”，固定住了原本需要极高压环境下才能稳定存在的原子结构。团队试验了1000多片样品，最终成功获得了常压下的超导电性。通过精密的电磁输运测量，观测到了零电阻与抗磁性，确认了高温超导电性的存在。
这一突破不仅表明通过界面工程优化材料设计有望在更高的温度实现镍基超导，更为我国在超导乃至量子材料领域的长期自主发展奠定了坚实基础。研究中，团队全部采用国产仪器，发展了独特的强氧化能力薄膜生长技术，成功获得了晶体质量更高的薄膜材料。
该研究已引发国际学术界高度关注。镍基、铜基与铁基三类高温超导体电子结构相异，通过三者的对比研究，可以深入理解高温超导电子配对的核心机制，为破解高温超导机理这一世纪科学难题提供关键钥匙。超导机理的突破不仅将深化人类对量子物质行为的理解，更将为能源、信息、医疗等领域的颠覆性技术奠定科学基石，有力推动社会生产力的提升和科技创新发展。
这一研究成果的发表，标志着我国在高温超导材料研究领域迈出了重要一步，为未来相关技术的应用和推广提供了坚实的科学基础。随着研究的深入，镍基超导材料有望在更多领域展现其独特优势，推动相关产业的快速发展。
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