新華社北京10月2日電（記者張泉）我國科學(xué)家牽頭的科研團隊利用我國綜合極端條件實驗裝置，在一種雙鎳氧層鈣鈦礦材料La2PrNi2O7中，實現(xiàn)了塊體高溫超導(dǎo)電性，并揭示了鎳基高溫超導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)起源。
??該研究由中國科學(xué)院物理研究所程金光研究員團隊和周睿研究員團隊聯(lián)合國內(nèi)外多個研究團隊完成，相關(guān)成果10月2日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表。
??綜合極端條件實驗裝置的六面砧高壓實驗站和強磁場核磁共振實驗站的實物照片，以及La2PrNi2O7多晶樣品的高壓結(jié)構(gòu)演化和超導(dǎo)相圖。（中國科學(xué)院物理研究所供圖）
??超導(dǎo)電性是指某些材料在溫度降低到某一臨界值以下時，電阻突然消失的現(xiàn)象。這種材料被稱為超導(dǎo)體，在眾多高技術(shù)領(lǐng)域擁有巨大應(yīng)用潛力。然而，超導(dǎo)體要實現(xiàn)超導(dǎo)態(tài)，必須要有極低溫的環(huán)境。找到臨界溫度更高、更適于應(yīng)用的超導(dǎo)體，是科學(xué)家努力追求的目標(biāo)。
??2023年，我國科研人員發(fā)現(xiàn)La3Ni2O7單晶在高壓下存在臨界溫度約80K（約零下193攝氏度）的高溫超導(dǎo)電性現(xiàn)象，掀起了鎳基高溫超導(dǎo)的研究熱潮。目前，如何在該體系中實現(xiàn)塊體超導(dǎo)態(tài)并揭示超導(dǎo)電性的結(jié)構(gòu)起源是關(guān)鍵科學(xué)問題。
??“零電阻態(tài)和完全抗磁性是判定實現(xiàn)超導(dǎo)電性的關(guān)鍵實驗證據(jù)。”程金光介紹，此項研究中，團隊將研究對象轉(zhuǎn)向晶體質(zhì)量更易控制的多晶樣品，采用離子半徑較小的鐠（Pr）部分替代鑭（La），成功抑制了La3Ni2O7中不同鎳氧化物共生和內(nèi)頂角氧空位等問題，制備了高壓下臨界溫度82.5K的La2PrNi2O7多晶樣品，并從中成功觀測到零電阻態(tài)和完全抗磁性。
??“該研究結(jié)果表明，鎳基高溫超導(dǎo)電性起源于雙鎳氧層鈣鈦礦相，并揭示了微觀結(jié)構(gòu)無序?qū)Ω邷爻瑢?dǎo)電性的不利影響，對于鎳基高溫超導(dǎo)材料的進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計與合成具有重要指導(dǎo)作用。”周睿說。
??綜合極端條件實驗裝置是國家“十二五”重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，已建成國際先進(jìn)的集極低溫、超高壓、強磁場和超快光場等綜合極端條件為一體的實驗裝置，可極大提升我國在物質(zhì)科學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用基礎(chǔ)研究綜合實力。
