科技日报记者 王延斌 通讯员 车慧卿

作为高温超导体系“新贵”，镍基氧化物研究仍面临两大挑战：体块单晶依赖高压制备；最高超导转变温度仅83K，远低于铜基超导体的164K。12月3日，《自然》正刊刊发成果显示，上述挑战正在被破解。该成果由山东大学晶体材料全国重点实验室张俊杰教授/陶绪堂教授团队牵头，联合北京高压研究中心曾桥石研究员、中国科学院物理研究所周睿研究员、国家纳米科学中心郑强研究员、芝加哥大学陈愈生教授等多个团队。

超导就是某些材料在特定条件下，电阻完全消失，电流可以持久流动而不损失能量。然而，大多数超导材料只有在极低温度下才能工作，这大大限制了它们的应用。张俊杰向记者表示，高温超导机理和全新高温超导体的设计与发现是国际前沿研究课题，其中高温超导机理被《科学》期刊列为人类125个还未解决的关键基础科学问题之一。镍基氧化物是近几年发展起来的新型高温超导体系，2019年由美国科研人员发现，当时超导转变温度（即“Tc”）仅为15K。2023年，我国科研人员报道了镍氧化物高压下接近80K的高温超导迹象，引起了国内外广泛关注。

“解决镍基氧化物研究的两大挑战，我们做了大量研究。”陶绪堂表示。

设计与合成更高Tc的镍基高温超导体是超导研究领域的一个关键基础科学问题。在制备镍基高温超导体过程中，针对传统“高压浮区法”需10—15个大气压氧压、单晶质量不高的问题，上述团队首创常压助熔剂法——以K2CO3为助熔剂，在常压下成功生长了系列双层镍氧化物单晶，测试表明单晶具有良好的成分均匀性和高的晶体质量，解决了镍基超导高质量单晶制备的关键难题，为高温超导机理研究提供了优质材料平台。

上述团队发现La2SmNi2O7单晶在21.6GPa下Tc高达92K，零电阻温度73K，超导体积分数超60%，证实该材料为体超导，同时打破了之前的镍基超导温度纪录。该团队还发现该材料在单斜、四方两种结构下均能超导，为解决镍基高温超导机理问题提供重要结构基础。

据了解，该团队进一步分析结构与物性关系，首次发现关键规律：常压下面内晶格畸变Δ=(a-b)/(a+b)与高压下最高Tc呈正相关，即晶格畸变越大，超导温度越高。基于此规律，该团队测试了La1.57Sm1.43Ni2O7-δ单晶，发现其高压下Tc高达96K（约–177 ℃），创造了全球最高镍基超导温度纪录。

张俊杰表示，该成果的核心价值在于团队的原创贡献：“常压助熔剂法”打破高压依赖，提供了低成本、易推广的单晶制备方案；“晶格畸变-Tc”规律刷新了镍基高温超导转变温度纪录，为合成更高Tc的镍基高温超导材料提供了一种有效解决思路。该团队进一步预测，晶格畸变更大的La0.87Nd2.13Ni2O7-δ单晶高压下最高Tc有望突破100K。

编辑：王倩

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