近日，科學(xué)界迎來一項(xiàng)重大突破！新加坡國立大學(xué)（NUS）的科學(xué)家們成功合成出一種無銅超導(dǎo)氧化物。這種新型材料在常壓下，大約零下233攝氏度（40K）時(shí)就能進(jìn)入超導(dǎo)狀態(tài)，打破了40年來的科研壁壘。
在電子設(shè)備運(yùn)行時(shí)，大家可能會(huì)發(fā)現(xiàn)它們會(huì)發(fā)熱，這其實(shí)是在消耗能量。而超導(dǎo)體有個(gè)神奇的特性——零電阻狀態(tài)，能避免因電阻產(chǎn)生的能量損耗。要是能廣泛應(yīng)用超導(dǎo)體，就能更好地滿足全球日益增長的能源需求。不過，目前發(fā)現(xiàn)的數(shù)千種超導(dǎo)材料，大多要在接近絕對(duì)零度（約零下273攝氏度）的極低溫度下才能工作，很難大規(guī)模使用。
時(shí)間回溯到近40年前，1987年，物理學(xué)家約翰內(nèi)斯·貝德諾爾茨和卡爾·米勒發(fā)現(xiàn)了銅氧化物超導(dǎo)材料，這一發(fā)現(xiàn)讓他們獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，也開啟了高溫超導(dǎo)研究的大門。直到現(xiàn)在，銅氧化物仍是常壓下唯一能在30K（約零下243攝氏度）以上溫度超導(dǎo)的氧化物材料。
這次，NUS的阿瑞安多教授和斯蒂芬·林爾·周博士帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑。他們研究發(fā)現(xiàn)，層狀材料的層間相互作用和超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度之間存在緊密聯(lián)系，還據(jù)此建立了一個(gè)模型，預(yù)測出一些不含銅但可能成為高溫超導(dǎo)體的材料。經(jīng)過努力，團(tuán)隊(duì)成功合成出一種鎳氧化物化合物（Sm-Eu-Ca）NiO?，實(shí)驗(yàn)證實(shí)它在30K以上的溫度就會(huì)出現(xiàn)零電阻現(xiàn)象，這可是超導(dǎo)的明顯標(biāo)志。
斯蒂芬·林爾·周博士介紹說，這種無銅超導(dǎo)氧化物和銅氧化物一樣，在常壓下就能實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)。這意味著高溫超導(dǎo)可能并非銅的“專利”，元素周期表上還有更多元素可能具備這種特性。阿瑞安多教授也表示，這一發(fā)現(xiàn)無論是對(duì)超導(dǎo)理論研究，還是對(duì)研發(fā)更多實(shí)用超導(dǎo)材料都意義重大。相關(guān)研究成果已于2025年3月20日發(fā)表在《自然》雜志上。
目前，科研團(tuán)隊(duì)還在深入研究這種材料的特性，比如調(diào)整電子占據(jù)情況、改變靜水壓力等，希望能更深入了解高溫超導(dǎo)機(jī)制，進(jìn)而合成出更多能在更高溫度下工作的超導(dǎo)材料。NUS的博士生羅朝陽也為這項(xiàng)研究貢獻(xiàn)了力量，他利用電子顯微鏡證明了合成材料具有高結(jié)晶度和純相特性。這項(xiàng)突破為下一代超導(dǎo)材料的研發(fā)邁出了關(guān)鍵一步，有望在現(xiàn)代電子和節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域大展拳腳。
參考資料：DOI： 1038.41586/s025-08893-4-
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