我国高温超导体研究获新突破

超导体因巨大应用潜力备受关注，国高寻找新型高温超导体是温超科学界孜孜以求的目标。复旦大学物理学系赵俊团队利用高压光学浮区技术，导体成功生长了三层镍氧化物La4Ni3O10高质量单晶样品，研究证实了镍氧化物中具有压力诱导的获新体超导电性，其超导体积分数达到86%，突破这意味着又一新型高温超导体被发现。国高该项研究成果于北京时间7月17日晚发表于最新一期《自然》。温超

多年来，导体世界各国科学家围绕高温超导现象进行了各种形式的研究深入研究，但经过近四十年努力，获新其形成机理仍是突破未解之谜。研究高温超导的国高一个重要课题，就是温超寻找新型高温超导体。一方面，导体人们希望从新的角度寻找理解高温超导机理的线索，另一方面，新的材料体系也可能提供新的应用前景。

“高温超导研究的突破大多由实验特别是新超导体的发现驱动，迄今为止还有很多现有理论无法完全解释的现象。”赵俊介绍，“镍氧化物单晶样品的生长条件十分苛刻，需要在特定的高氧压的环境中，保持高温和尖锐的温度梯度，才能实现单晶样品的稳定生长。由于成相的氧压窗口很小，因此容易出现多种成分的镍氧化物层状共生的现象，且生长过程中极易出现大量顶点氧位置的缺陷，这可能是镍氧化物超导含量低的原因。”

团队利用高压光学浮区技术生长了大批样品，最终成功合成了纯相三层La4Ni3O10镍氧化物单晶样品。接着，团队开展了一系列中子衍射和X射线衍射测量，精确测定了材料的晶格结构和氧原子坐标及含量，发现其中几乎没有顶点氧缺陷。

以高质量单晶样品为基础，团队与合作者利用金刚石对顶砧技术，发现了La4Ni3O10压力诱导的超导零电阻现象，在69吉帕压力下，超导临界温度达到30开尔文。根据抗磁性数据估算，该单晶样品的超导体积分数高达86%，证实了镍氧化物的体超导性质。

这项研究结果还精细刻画了La4Ni3O10体系在压力下的超导相图，阐明了电荷密度波/自旋密度波、超导、奇异金属行为和晶体结构相变在相图中的关系。