2025年2月18日,南方科技大学、粤港澳大湾区量子科学中心、清华大学等组成的研究团队在《自然》期刊上发表了镍氧化物材料的高温超导研究论文,标志着镍基超导材料实现了重大突破,超导起始转变温度突破40K!
“高温超导”是指材料在高温下(相对较高的温度)能够表现出超导现象的材料。超导现象是一种特殊的物理状态, 在这种状态下,物质能够以零电阻的方式传导电流,同时还具有抗磁性,不易受到外部磁场的影响,高温超导的实现,意味着可以在相对较低的温度下获得超导状态,降低了冷却成本。
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一、镍基超导材料实现突破,成为第三类超导材料体系
镍基超导材料是一类具有潜在超导性质的材料,近年来的研究表明,镍基超导材料在室温下也能够表现出超导特性, 此次对镍氧化物材料的发现,使得镍基材料成为继铜基、铁基之后的第三类高温超导材料体系,为高温超导机理的研究提供了新的突破口。
二、研究团队一举突破多个技术瓶颈,掌握关键技术
01.采用强氧化原子逐层外延技术,解决常压下镍氧化物的稳定性
由于镍氧化物的高温超导现象在常压下难以实现,研究团队采用了“强氧化电流逐层外延”技术, 使得镍氧化物材料在常压下也能够稳定存在并保持其超导特性,该技术的关键在于能够精确地控制镍氧化物材料的原子结构,从而使其在常压下也能够保持一定的稳定性。
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02.实现镍基高温超导材料“零电阻”“抗磁性”特征
研究团队在实验中还展示了强大的自主能力,通过自主研发的高真空、低温等技术手段,实现了镍基高温超导材料的创新设计和制备, 他们通过调整材料的成分和结构,使得镍基高温超导材料的性能得到了显著提升,并成功地实现了“零电阻”和“抗磁性”的双重特征,为镍基高温超导材料的应用提供了更加坚实的基础。
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三、镍基超导材料的研究取得了重大突破,为高温超导机理提供新视角
在研究镍基超导材料的过程中,研究团队还深入探讨了高温超导机理,并提出了一些新的观点和看法。他们认为,高温超导现象的发生与材料的电子结构、晶体结构、及其周围环境等因素密切相关,通过对这些因素的深入研究,可以更好地理解高温超导现象,并为今后的研究提供新的思路和方向。
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四、总结,镍基超导材料的研究彰显中国原创能力,粤港澳大湾区是科技创新的有力支撑
此次研究成果的取得,彰显了中国在高温超导研究领域的创新能力和前瞻性,同时也为粤港澳大湾区的科技创新提供了有力的支持, 研究团队的成功探索,为今后的研究提供了新的思路和方向,预计在不久的将来,镍基超导材料的应用将会带来更加广泛的变革和创新。
【精彩观点】
(观点一)镍基超导材料的突破,或将推动更多新型能源技术的发展
镍基超导材料的突破,意味着我们能够以更高的效率和更低的成本来进行能源的存储和传输。这可能会导致新型能源技术的出现, 例如高效能源存储和传输系统的开发,这将极大地改善我们的能源利用效率,并可能改变全球的能源市场格局。
(观点二)镍基超导材料的发现,将影响医疗技术的发展
高温超导材料的应用可能会对医疗技术的发展产生影响, 例如,超导材料可以用于制造更高效的MRI扫描仪,从而提高医学成像的清晰度和精确度,同时,高温超导材料的应用也可能会推动新型医疗设备的开发和应用 ,为医疗技术的进步提供更多的可能性。
(观点三)常压下实现镍氧化物高温超导的成功,或引发全球研发新材料的投资与合作浪潮
镍基高温超导材料的发现,可能会引发全球范围内对于新材料研发的投资与合作浪潮。 各国可能会加大对高温超导材料的研究投入,并寻求与其他国家的合作,共同推动新材料的研发与应用,这将有助于促进各国之间的科技交流与合作。
(观点四)突破高温超导的关键技术,或将推动其他领域技术的革新
镍基超导材料的发现,意味着我们已经可以在常压下实现高温超导,这一技术上的突破,可能会对其他领域的技术革新产生深远影响。例如, 在能源、电子信息、医药等领域,镍基超导材料的应用可能会成为新的技术增长点,从而推动这些领域的进一步发展。
(观点五)青年科学家主导,体现新一代科研人才的创新能力
此次研究团队由年轻科学家组成,他们在镍基超导材料的研究中展现出了强大的创新能力和探索精神。他们积极探索和实验,不断尝试新的思路和方法,为镍基超导材料的研究提供了新的视角和思路。这也为我们提供了一个启示, 在科研人才的培养和引进中,我们应该注重年轻人才的选拔和培养,鼓励他们大胆探索和实验,从而提高他们的创新能力和研究水平。
在科学研究的领域里面,探索新的材料和技术是推动科技进步的关键, 通过对镍基超导材料的深入研究,我们可以更好地理解超导现象,并为今后的研究提供新的思路和方向,同时,我们也期待更多的科学家和研究机构能够加入到这一研究领域中来,共同探索镍基超导材料的更多可能性。