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全球首次证实1313相镍氧化物具备超导特性!中国团队补齐镍基超导关键对照实验。

全球首次证实1313相镍氧化物具备超导特性!中国团队补齐镍基超导关键对照实验。

大家好,今天来讲基础物理领域重磅新成果,2026年9月30日中山大学王猛、孙华蕾团队联合中科院物理所陈震课题组,在《Physical Review X》刊发论文,完成了全球首次针对1313相La₃Ni₂O₇单晶的高压超导全套实验验证,确认这个物相在高压条件下可以实现超导。

很多朋友听过镍基超导,最出名的就是双层堆叠的2222相,高压下超导温度可达80K。科学界长期有一个核心猜想:一模一样的化学分子式,如果内部原子堆叠方式不一样,材料还能不能产生超导?早在2024年德国课题组就生长出了1313相单晶,但是当时只做常压基础检测,没有加压测试,没办法确认它会不会超导,这个疑问悬了很久,相当于只拿到了样品,但是最关键的“能不能超导”这个核心考题没有做完。这次国内团队接过这道难题,拿到样品之后完成全套高压电输运、物性测试,测出了完整超导相图。

给大家报实测数据:1313相需要加压至19GPa以上才会出现超导转变,超导起始温度3.6K,压力到24.3GPa实现零电阻,加压最高到35GPa超导性能保持稳定,上临界磁场约1特斯拉。对比双层2222相80K的高温超导,虽然它本身超导温度并不高,但它最大价值就是用来做对照实验。

科学界争论多年:镍基超导产生,决定性因素到底是化学成分,还是原子堆叠形成的键角?这次实验给出非常关键线索:180°平直的层间Ni‑O‑Ni键角,是超导能够出现的核心条件。还有一个很重要的区别,双层相里面,材料结构变形和超导是同步出现;而1313相,结构相变和超导启动是先后分开发生,这个差异刚好帮科研人员把变量拆开,单独研究键角起到的作用,相当于一次设计非常精巧的对照实验。

放眼全球对比,海外课题组虽然更早合成该单晶,但是没能完成高压超导验证。中大团队这次自主完成整套高压物性测试,拿到完整超导证据,在这个细分方向率先拿到实验结论,为镍氧化物超导家族新增一个关键样本。国际同行在预印本的研讨中提到,这个全新对照样本,是破解镍基超导微观机理不可或缺的一块拼图。

很多人会问这项研究有什么用处?它暂时不能直接拿来制作超导电缆、核磁设备,核心价值集中在底层物理机理。高温超导是物理学界几十年悬而未决的重大难题,只要把“原子如何排布才能产生超导、怎么排布才能提升温度”这套底层规律摸清楚,未来科学家就不用盲目试材料,可以主动设计目标超导材料,朝着更高温甚至室温超导的方向去探索。这项成果就是帮人类摸清超导诞生的底层规则,给全世界所有超导科研团队提供全新实验参照物。

一句话提炼核心领先点:全球首次完成1313相镍氧化物单晶高压超导全套实验验证,证实相同化学式,不同原子堆叠构型同样可以产生超导,推动高温超导机理研究取得重要进展。