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自荷兰物理学家海克·昂内斯（Heike Onnes）于 1911 年发现汞的超导性以来皇冠十三水APP下载，超导材料因其具备零电阻和填塞抗磁性等特有的物理特质，一直以来广受温和。百年间，不少科学家齐试图合成高温超导材料，并解释超导好意思瞻念。

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1957 年，三位好意思国物理学家约翰·巴丁（John Bardeen）、利昂·N·库珀（Leon N. Cooper） 和约翰·罗伯特·施里弗（John Robert Schrieffer）三东说念主发表论文，初度从微不雅上揭开了超导电性的玄机。该表面以三东说念主名字的首字母定名，称之为 BCS 表面，凭借此他们三东说念主被授予 1972 年诺贝尔物理学奖。

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BCS 表面开发 7 年后，第一个氧化物超导体钛酸锶也被发现，尽管钛酸锶的超导临界温度仅有 0.35K，但它的景仰极度要紧，这是第一个有别于传统金属或合金的超导体材料。钛酸锶和大部分陶瓷材料雷同，一般情况下齐是绝缘体，仅有在掺杂金属之后才能导电，很难瞎想这类材料也能结束超导。

惟恐的发现也让科学家们驱动想考——除了金属以外，超导材料是否还有别的选项？谜底是深信的。

随后，铋氧化物、钌氧化物等无数具有氧八面体或四面体结构的氧化物超导体材料被不断发现。尽管好多材料在低温下齐能结束超导，但临界温度接续齐低于 30K，这意味着超导的大范畴诈欺依旧极度勤勉。

苏格兰物理学家威廉·约翰·麦克米兰（William John Macquorn Rankine）等东说念主更是料到超导体的滚动温度不会逾越 40K，即约零下 233 摄氏度，这个温度也被称之为“麦克米兰极限”。一手艺，超导材料的征询似乎堕入了瓶颈。

1986 年，来自 公司的工程师约翰内斯·格奥尔格·贝德诺尔茨（）和卡尔·亚历山大·米勒（Karl Alexander Muller）发现了第一个铜氧化物超导体系，临界温度在 30K 近邻，这比之前发现的超导材料的临界温度要高许多，寰宇各地超导范畴的征询者们纷纷跟进，试图合成更高临界温度的铜氧化物超导材料。不久之后，两东说念主共同得到 1987 年诺贝尔物理学奖。

其时科学家们最大的但愿，即是寻找液氮温区的高温超导材料。液氮是一种很容易制备的工业原料，结束液氮温区的低温比拟于更低的温度，资本上要低好多，这意味着超导材料的工业诈欺成为了可能。在包括中国科学家在内的稠密国度科学家的起劲下，铜氧化物超导体系的临界滚动温度被进步至了 90K 以上。

可是，铜氧化物超导材料中的高温超导电性无法用电声子耦合机制来加以解释，因此这类材料也被区分为极度规超导材料，其机理成为近 40 年来物理学中最要紧的前沿科常识题之一。东说念主们也一直在寻找其他具有较精熟导滚动温度的极度规超导材料。

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2008 年，临界温度逾越 40K 的铁氧化物超导材料被发现，成为了第二类冲破“麦克米兰极限”的高温超导材料家眷，其块材最精熟导滚动温度为 55K，但于今尚未能冲破液氮温区，这极大收尾了它的诈欺出路。镍和铁属于本族元素，化学性质相似，因此镍氧化物亦然征询者们的重心温和对象。

2019 年，好意思国斯坦福大学团队在 Nd0.8Sr0.2NiO2 材料中结束了超导电性，临界温度约为 15K。在该薄膜材料中，镍离子接近 +1 价，其电子排布与 +2 价铜离子邻近。是以征询东说念主员合计其超导机理可能与铜氧化物超导材料相似。可是，该材料体系中超导电性的出现条目较为尖刻，现在东说念主们仅在薄膜样品中发现 20K 以下的超导电性，在压力调控下也未能逾越 40K。

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直到 2023 年 7 月 12 日，中山大学物理学院教化团队在 Nature 发表了题为《高压下镍氧化物在 80K 近邻的超导性特征》（）的论文。

图 | 关联论文（开头：Nature）

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中山大学物理学院副征询员、博士征询生霍梦五是共归拢作，中山大学教化和清华大学教化担任共同通信作家。

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该斥逐报说念了一种镍氧化物单晶在 14GPa 压力下出现 80K 傍边的超导电性，这是继 20 世纪 80 年代发现铜氧化物高温超导体之后，再次在氧化物材料中不雅测到液氮温区超导电性。

图 | La3Ni2O7 高压下的超导电性与结构相图（开头：Nature）

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手艺拨回 2020 岁首，那时课题组驱动通过高压浮区法滋长镍氧化物单晶样品，并在镍氧化物体材料中探索超导电性。他们通过两年多的手艺摸索出 La3Ni2O7 体系单晶样品的滋长条目，在海外受骗先报说念了单晶样品的滋长和物感性质，发现其中可能存在电荷密度波序的实考字据。这种材料中 Ni 的平均价态为 2.5 价，滋长氧压范围窄，一般难以合成高质地单晶样品。

图 | La3Ni2O7 单晶样品常压下的电阻、磁化率、比热及磁化强度随磁场变化干系。数据清楚在 110K 和 153K 存在两个可能的相变温度（开头：Nature）

征询中，他们对 La3Ni2O7 单晶样品高压下的电学输运性质进行了沟通。发现该材料电阻在 80K 傍边有显著的着落，80K 以上存在线性电阻。通过更动传压介质、改良高压测试纪律，在电阻测量中不雅察到超导滚动的字据。以上电阻动作均与铜氧化物超导电性高度相似，基本笃定存在超导电性的零电阻效应。

在 25.2GPa 压力下，磁化率在 77K 以下显著出现抗磁信号。由此不错发挥 La3Ni2O7 单晶样品在逾越 14GPa 的压力下出现了 80K 傍边的高温超导电性。

图 | La3Ni2O7 单晶样品高压下的电阻、抗磁性及超导上临界磁场拟合（开头：Nature）

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图 | La3Ni2O7 高压下的同步放射测量及结构分析（开头：Nature）

总体来讲，现在第二个干与液氮温区的极度规超导材料。镍氧化物高温超导电性的发现具有要紧景仰，这无疑会促进高温超导机理征询的发展，并鼓励东说念主们发现新的具有更高临界温度的高温超导材料。

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参考贵府：

1.Sun, H., Huo, M., Hu, X. et al. Signatures of superconductivity near 80 K in a nickelate under high pressure. Nature (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06408-7

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