在超導(dǎo)研究領(lǐng)域，一項(xiàng)具有里程碑意義的成果引發(fā)了全球科學(xué)界的廣泛關(guān)注。由知名院士薛其坤領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)，成功設(shè)計(jì)并制備出兩種全新的常壓鎳基高溫超導(dǎo)材料，同時(shí)精準(zhǔn)鎖定了影響超導(dǎo)性能的關(guān)鍵“電子基因”，相關(guān)研究成果已發(fā)表于國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》上。

超導(dǎo)現(xiàn)象，指的是材料在特定條件下電阻突然消失，電流能夠在其中無損耗地流動(dòng)，這一特性若能廣泛應(yīng)用，將極大提升人類用電效率。然而，傳統(tǒng)超導(dǎo)材料需要在接近絕對零度的極低溫環(huán)境下才能實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)，這極大地限制了其實(shí)際應(yīng)用范圍。鎳基材料因其獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)，被視為攻克高溫超導(dǎo)難題的關(guān)鍵拼圖，但實(shí)現(xiàn)鎳基超導(dǎo)面臨巨大挑戰(zhàn)——材料需處于極強(qiáng)的氧化狀態(tài)，而這又會(huì)導(dǎo)致其晶格結(jié)構(gòu)變得極不穩(wěn)定，甚至可能崩塌。

面對這一難題，研究團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)——“強(qiáng)氧化原子逐層外延”。該技術(shù)如同在納米尺度上搭建原子積木，科研人員能夠在超強(qiáng)氧化環(huán)境中，精確控制鑭、鐠、鎳等原子的逐層排列，并實(shí)時(shí)監(jiān)測每一層的化學(xué)狀態(tài)，從而確保材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。正是憑借這一技術(shù)，團(tuán)隊(duì)在去年率先實(shí)現(xiàn)了常壓下的鎳基高溫超導(dǎo)，為高溫超導(dǎo)材料的研究開辟了新路徑。

今年，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步深化研究，成功設(shè)計(jì)并制備出兩種具有全新超結(jié)構(gòu)的鎳基材料。然而，發(fā)現(xiàn)新材料只是第一步，理解其超導(dǎo)機(jī)制才是關(guān)鍵。為此，科研人員利用一臺(tái)角分辨光電子能譜“超級(jí)相機(jī)”，對材料內(nèi)部的電子運(yùn)動(dòng)進(jìn)行高精度觀測。通過拍攝電子運(yùn)動(dòng)的“高清大片”，他們發(fā)現(xiàn)材料特定區(qū)域的一個(gè)“口袋結(jié)構(gòu)”與超導(dǎo)性能密切相關(guān)，這一發(fā)現(xiàn)為破解高溫超導(dǎo)機(jī)理提供了重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。