高溫、常壓、超導！薛其坤院士領銜 鎳基超導取得重大突破

（原標題：高溫、常壓、超導！薛其坤院士領銜 鎳基超導取得重大突破）

央廣網深圳2月18日消息（記者 常迪 唐晨）由南方科技大學、粵港澳大灣區量子科學中心與清華大學聯合組成的研究團隊於北京時間2025年2月18日在國際頂級學術期刊《自然》線上發表研究成果，在常壓環境下實現了鎳氧化物材料的高溫超導電性，超導起始轉變溫度突破40開爾文（K），相當於零下233攝氏度，觀測到“零電阻”和“抗磁性”的雙重特徵。這一發現使鎳基材料成爲繼銅基、鐵基之後，第三類在常壓下突破40K“麥克米蘭極限”的高溫超導材料體系，爲解決高溫超導機理的科學難題提供了全新突破口。

高溫超導研究重大成果發佈會現場（央廣網記者 常迪 攝）

南方科技大學發佈高溫超導重大突破

在納米尺度上“搭原子積木”

2月18日，南方科技大學召開高溫超導研究重大成果發佈會，會上揭示了我國科學家在高溫超導領域取得重大技術突破的成果，這一技術突破也給未來技術引領企業發展提供了新的思路。中國科學院院士薛其坤錶示，此次發佈的成果可以看到兩點，首先是在實驗中對材料的製備、控制方面，有着強大的自主能力；其次，這一研究會打開整個高溫超導機理研究的新窗口，爲解決科學問題提供更好的平臺。

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超導好比電力高速公路上的“零能耗跑車”，電流通過時完全沒有損耗，被廣泛認爲具有顛覆性的技術前景。超導現象自1911年被發現以來，尋找更高溫度的超導材料成爲國際科學界的一個重要研究方向。傳統超導體的超導最高轉變溫度爲40K，也就是“麥克米蘭極限”。此前，銅基和鐵基兩類材料的超導轉變溫度突破了“麥克米蘭極限”，被稱爲高溫超導體，但高溫超導機理複雜如同“量子迷宮”，科學家探索近40年仍未破解。

近年來，鎳基超導材料“異軍突起”。2023年，我國科學家在超過十萬個大氣壓的高壓環境下，實現了鎳基材料的液氮溫區超導，在國際上引起廣泛影響。然而，如何擺脫高壓限制、實現常壓高溫超導，成爲全球科學家競相追逐的目標。

針對這一挑戰，三年來，由薛其坤院士與陳卓昱副教授率領的研究團隊持續攻關，自主研發了“強氧化原子逐層外延”技術。這項技術可以在氧化能力比傳統方法強上萬倍的條件下，依然實現原子層的逐層生長，並精確控制化學配比，如同在納米尺度上“搭原子積木”，構建出結構複雜、熱力學亞穩、但晶體質量趨於完美的氧化物薄膜，這是氧化物薄膜外延生長技術的一次重大跨越，不僅爲包括寬禁帶半導體等各類氧化物的缺氧難題提供瞭解決方案，還極大地拓展了高溫超導等強關聯電子系統的人工設計與製備。

界面工程突破

鎳基超導材料在常壓下實現高溫超導

研究團隊將這項技術應用於鎳基超導材料的開發之中：在原子級平滑的基片之上，精確排列鎳、氧等原子，構建出厚度僅幾納米的超薄膜。特別是，研究團隊在極強的氧化環境下，通過界面工程，實現了“原子鉚釘術”，固定住了原本需要極高壓環境下才能穩定存在的原子結構。他們試驗了一千多片樣品，最後成功地獲得了常壓下的超導電性。通過精密的電磁輸運測量，觀測到了零電阻與抗磁性，確認了高溫超導電性的存在。此次突破也表明，通過界面工程優化材料設計，很有希望在更高的溫度，例如液氮溫區實現鎳基超導。

薛其坤院士及其團隊（央廣網發 南方科技大學供圖）

據介紹，鎳基、銅基與鐵基三類高溫超導體電子結構相異，通過三者的對比研究，可以深入理解高溫超導電子配對的核心機制，爲破解高溫超導機理這一世紀科學難題提供關鍵鑰匙。

粵港澳大灣區產學研協同創新

年輕團隊引領高溫超導技術突破

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據瞭解，作爲產生此次成果的關鍵技術“強氧化原子逐層外延”，其誕生與粵港澳大灣區獨特的產學研生態密不可分，體現出大灣區在科技創新和產學研深度融合方面的獨特優勢。

科研團隊在此次攻關過程中，深度聯動本地高端裝備製造企業，持續探索並不斷優化“科研牽引—聯合開發—迭代升級”的新型校企協同研發範式。針對超高真空、超強氧化環境、原子級沉積精度、高度自動化等嚴苛的要求，科研團隊組織多家國產設備製造企業，迅速組建由材料科學家、精密機械工程師和自動化控制專家組成的聯合技術組，在技術驗證和科研應用的過程中反覆迭代，最終打造出全球首臺兼具超強氧化氛圍與原子級沉積精度的薄膜外延設備，實現較國際同類設備提升上萬倍的氧化效能。

此外，本地企業通過派駐技術人員與高校實驗室建立長期合作關係，能夠實時掌握設備運行狀態，並在出現故障時快速完成維修或提供替代方案，最大程度支撐科研工作的高效進行，這種伴隨式、快速響應式的服務不僅提升了設備的使用效率，還促進了設備不斷迭代升級，達到更高的運行水平。

研究團隊合影（央廣網發 南方科技大學供圖）

值得欣喜的是，實現這一重大突破的科研團隊高度年輕化。團隊負責人陳卓昱副教授僅35歲，他從小酷愛物理，以廣東省高中物理競賽第一名保送清華大學物理系，一直保持對物理的熱忱。陳卓昱三年前回到家鄉深圳，任職南方科技大學，在薛其坤院士的領導下，從零開始組建超導機理實驗室，開展高溫超導研究。這項成果正是在他的直接率領下，主要由博士後和在讀研究生組成的平均年齡僅28歲的研究團隊努力攻關而取得的。

本次科研突破充分展示了我國在高溫超導前沿領域的原創競爭能力，彰顯了跨區域科技創新的協同能力，體現了以90後爲代表的年輕科學家團隊在技術方法上的開拓創新能力，凸顯了以粵港澳大灣區爲代表的國產自主可控科研設備對前沿科研創新的支撐能力。