名叫鎳酸鹽的化合物能在高于絕對(duì)零度的溫度、常壓環(huán)境下零電阻地導(dǎo)電。

一類全新的超導(dǎo)體一鎳酸鹽一一讓物理學(xué)家萬分激動(dòng)。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)顯示，這類含有鎳的化合物能在相對(duì)較高的溫度（45K，即 、常壓環(huán)境下零電阻地傳輸電流。

位于中國(guó)深圳的的物理學(xué)家在鎳氧化物晶體薄膜中觀察到超導(dǎo)性的主要特征。該薄膜是在實(shí)驗(yàn)室里生長(zhǎng)而成的。他們的研究工作刊登于2025年2月17日的《自然》雜志上。

‘我們非常有希望能最終提高臨界溫度，讓這些材料在應(yīng)用中發(fā)揮更大用處?！钡奈锢韺W(xué)家李丹楓說道。鎳酸鹽如今加入了兩類陶瓷材料（銅基的銅酸鹽和鐵基磷族化合物），成為能在室溫下、最高達(dá)到 的溫度下工作的“非傳統(tǒng)超導(dǎo)體”。這個(gè)全新的數(shù)據(jù)能幫助物理學(xué)家解釋高溫超導(dǎo)體的工作原理，并最終設(shè)計(jì)出能在環(huán)境條件下工作的材料。這會(huì)讓諸如磁共振成像之類的技術(shù)從根本上變得更加便宜，更加高效。

非常規(guī)超導(dǎo)體是如何在更高的溫度下工作的？這在很大程度上依然是個(gè)謎團(tuán)。另一方面，一些金屬在更低溫度或極端壓力下能夠零電阻地傳輸電流，這背后的機(jī)制從1957年起就被人類弄懂了。

“我見到中國(guó)研究者在日以繼夜地合成新的材料，企圖發(fā)現(xiàn)這些體系的新物理學(xué)原理?！?/p>

論時(shí)，能派上極大的用場(chǎng)，羅馬大學(xué)的物理學(xué)家莉利亞·博埃里（LiliaBoeri）說：“你擁有一個(gè)你可以在某種程度上實(shí)驗(yàn)性地調(diào)節(jié)的體系，這個(gè)想法相當(dāng)令人興奮。”

提高的溫度

2019年，李丹楓與同事發(fā)現(xiàn)一些細(xì)微跡象，暗示含有鎳的化合物的表現(xiàn)類似超導(dǎo)體一雖然是在極低的溫度下一從那時(shí)起，大家對(duì)于鎳酸鹽越來越興奮。這些材料與銅酸鹽的結(jié)構(gòu)相似性令研究者提高了企盼，希望可以誘使鎳酸鹽在更高的溫度下零電阻導(dǎo)電。在2023年，實(shí)驗(yàn)顯示另一類鎳基材料在較高溫度下能零電阻導(dǎo)電，不過實(shí)驗(yàn)材料處在高壓之下。

2024年12月，加州斯坦福大學(xué)的科研人員第一次見到了環(huán)境氣壓下鎳酸鹽出現(xiàn)超導(dǎo)性的跡象。研究人員投入最新研究，發(fā)現(xiàn)鎳酸鹽晶體在臨界溫度下喪失電阻，驅(qū)逐磁場(chǎng)。

鎳酸鹽在到達(dá)臨界溫度時(shí)出現(xiàn)超導(dǎo)性，這個(gè)臨界溫度與銅酸鹽的臨界溫度相比，還相差一大截。的物理學(xué)家、本次研究的共同作者陳卓昱說，提高臨界溫度是“優(yōu)先事項(xiàng)”。該研究團(tuán)隊(duì)在嘗試各種不同的方法以改進(jìn)材料生長(zhǎng)的方式和它的精確成分。

他補(bǔ)充說，讓鎳酸鹽在常壓下能夠超導(dǎo)，就意味著可以更好地探查樣本，弄清電子的行為，使用那些在高壓下應(yīng)用時(shí)會(huì)有挑戰(zhàn)性的方法。

全球推動(dòng)

在過去兩年里，超導(dǎo)性已經(jīng)在全球引起關(guān)注，但原因并不總是正確。這個(gè)研究領(lǐng)域因?yàn)橐患茖W(xué)丑聞而動(dòng)搖，那時(shí)在紐約州羅切斯特大學(xué)工作的物理學(xué)家蘭加·迪亞斯（RangaDias）宣稱在室溫下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)，名聲大噪，后來被揭露學(xué)術(shù)造假，如今早已撤回論文。另一個(gè)被病毒式傳播的“大發(fā)現(xiàn)”是關(guān)于一種被命名為L(zhǎng)K-99的材料—也有望成為一種室溫超導(dǎo)體一結(jié)果被發(fā)現(xiàn)研究存在瑕疵。

李丹楓說，這篇最新論文中的證據(jù)質(zhì)量“絕對(duì)站得住腳”，其他研究者很可能在不久后復(fù)制實(shí)驗(yàn)結(jié)果?！拔乙姷街袊?guó)研究者在夜以繼日地合成新的材料，企圖發(fā)現(xiàn)這些體系的新物理學(xué)原理?！?/p>

陳卓昱補(bǔ)充，全球各地的大型實(shí)驗(yàn)室都在重新分配資源來研究鎳酸鹽?！斑@些熱火朝天的研究活動(dòng)凸顯了研究群體的樂觀態(tài)度：鎳酸鹽也許藏有一把能統(tǒng)一各自相異的高溫超導(dǎo)性理論的鑰匙?！?/p>

資料來源Nature