中國科學家證實鎳氧化物的高温超導特性

新華社合肥9月20日電（記者陳諾）記者20日從中國科學院合肥物質科學研究院瞭解到，該院固體物理研究所劉曉迪研究員團隊聯合吉林大學黃曉麗教授團隊、中山大學王猛教授團隊，利用量子精密測量等手段，在高壓下的鎳氧化物單晶材料中同步觀測到零電阻和抗磁性，證實了鎳氧化物的高温超導特性。相關研究成果發表在國際學術期刊《物理評論快報》上。

超導體是指在特定温度條件下電阻為零且呈現完全抗磁性的材料，在眾多高技術領域擁有巨大應用潛力。迄今為止，科學家已發現數十種金屬元素及其合金在冷卻到接近絕對零度時會變成超導體。但這些材料實現超導條件苛刻，需要液氦或液氮製冷，並且多數還需要引入高壓環境，難以實際應用。尋找更高温度的超導材料成為國際科學界的一個重要研究方向。

2023年，我國科研人員發現鎳氧化物單晶在高壓下存在臨界温度約80K（約零下193攝氏度）的高温超導現象，掀起了鎳基高温超導的研究熱潮。然而，超導體的判定需要同時滿足零電阻和抗磁性兩大特徵。受限於樣品質量及高壓測量條件等技術瓶頸，鎳氧化物是否具有完全抗磁性仍存在爭議。

測量概念圖。（研究團隊供圖）

為攻克超導抗磁性測量這一難題，研究團隊創新性地將量子精密測量技術與高壓對頂砧技術相結合，自主搭建了基於金剛石NV色心量子傳感的高壓低温磁探測系統，實現了對鎳氧化物單晶抗磁性的高靈敏度探測。利用該系統，研究人員成功捕獲到鎳氧化物材料在超導狀態下的抗磁信號，首次提供了零電阻與抗磁性並存的關鍵實驗證據。

據介紹，該研究不僅證實了鎳氧化物的高温超導特性，也凸顯出量子精密測量在極端環境磁性測量領域的獨特優勢。