中國科學(xué)家證實(shí)鎳氧化物的高溫超導(dǎo)特性
更新時間：2025/9/22 10:31:46 來源：新華社CNML文字
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新華社合肥9月20日電（記者陳諾）記者20日從中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院了解到，該院固體物理研究所劉曉迪研究員團(tuán)隊聯(lián)合吉林大學(xué)黃曉麗教授團(tuán)隊、中山大學(xué)王猛教授團(tuán)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(shí)了鎳氧化物的高溫超導(dǎo)特性。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》上。
超導(dǎo)體是指在特定溫度條件下電阻為零且呈現(xiàn)完全抗磁性的材料，在眾多高技術(shù)領(lǐng)域擁有巨大應(yīng)用潛力。迄今為止，科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)數(shù)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(dǎo)體。但這些材料實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)條件苛刻，需要液氦或液氮制冷，并且多數(shù)還需要引入高壓環(huán)境，難以實(shí)際應(yīng)用。尋找更高溫度的超導(dǎo)材料成為國際科學(xué)界的一個重要研究方向。
2023年，我國科研人員發(fā)現(xiàn)鎳氧化物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)現(xiàn)象，掀起了鎳基高溫超導(dǎo)的研究熱潮。然而，超導(dǎo)體的判定需要同時滿足零電阻和抗磁性兩大特征。受限于樣品質(zhì)量及高壓測量條件等技術(shù)瓶頸，鎳氧化物是否具有完全抗磁性仍存在爭議。
為攻克超導(dǎo)抗磁性測量這一難題，研究團(tuán)隊創(chuàng)新性地將量子精密測量技術(shù)與高壓對頂砧技術(shù)相結(jié)合，自主搭建了基于金剛石NV色心量子傳感的高壓低溫磁探測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對鎳氧化物單晶抗磁性的高靈敏度探測。利用該系統(tǒng)，研究人員成功捕獲到鎳氧化物材料在超導(dǎo)狀態(tài)下的抗磁信號，首次提供了零電阻與抗磁性并存的關(guān)鍵實(shí)驗證據(jù)。
據(jù)介紹，該研究不僅證實(shí)了鎳氧化物的高溫超導(dǎo)特性，也凸顯出量子精密測量在極端環(huán)境磁性測量領(lǐng)域的獨(dú)特優(yōu)勢。
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新華社合肥9月20日電（記者陳諾）記者20日從中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院了解到，該院固體物理研究所劉曉迪研究員團(tuán)隊聯(lián)合吉林大學(xué)黃曉麗教授團(tuán)隊、中山大學(xué)王猛教授團(tuán)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(shí)了鎳氧化物的高溫超導(dǎo)特性。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》上。
超導(dǎo)體是指在特定溫度條件下電阻為零且呈現(xiàn)完全抗磁性的材料，在眾多高技術(shù)領(lǐng)域擁有巨大應(yīng)用潛力。迄今為止，科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)數(shù)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(dǎo)體。但這些材料實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)條件苛刻，需要液氦或液氮制冷，并且多數(shù)還需要引入高壓環(huán)境，難以實(shí)際應(yīng)用。尋找更高溫度的超導(dǎo)材料成為國際科學(xué)界的一個重要研究方向。
2023年，我國科研人員發(fā)現(xiàn)鎳氧化物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)現(xiàn)象，掀起了鎳基高溫超導(dǎo)的研究熱潮。然而，超導(dǎo)體的判定需要同時滿足零電阻和抗磁性兩大特征。受限于樣品質(zhì)量及高壓測量條件等技術(shù)瓶頸，鎳氧化物是否具有完全抗磁性仍存在爭議。
為攻克超導(dǎo)抗磁性測量這一難題，研究團(tuán)隊創(chuàng)新性地將量子精密測量技術(shù)與高壓對頂砧技術(shù)相結(jié)合，自主搭建了基于金剛石NV色心量子傳感的高壓低溫磁探測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對鎳氧化物單晶抗磁性的高靈敏度探測。利用該系統(tǒng)，研究人員成功捕獲到鎳氧化物材料在超導(dǎo)狀態(tài)下的抗磁信號，首次提供了零電阻與抗磁性并存的關(guān)鍵實(shí)驗證據(jù)。
據(jù)介紹，該研究不僅證實(shí)了鎳氧化物的高溫超導(dǎo)特性，也凸顯出量子精密測量在極端環(huán)境磁性測量領(lǐng)域的獨(dú)特優(yōu)勢。
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