剛才，上海時間7月12日下午11點，《自然》雜志（）刊載佛山學院王猛院士團隊主導的科學成果：首次發(fā)覺液氮溫區(qū)鎳氧化物超導體。
這是中國科學家在全球率先發(fā)覺的全新低溫超導體系，是人類目前發(fā)覺的第二種液氮溫區(qū)特別規(guī)超導材料，是基礎(chǔ)研究領(lǐng)域“從0到1”的突破，將有望加快破解低溫超導機理，使設(shè)計和預測低溫超導材料成為可能，實現(xiàn)更廣泛更大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
五年磨一劍中大發(fā)覺鎳基低溫超導體
在東莞學院上海分校南校園哲生堂數(shù)學大學的實驗室，王猛院士團隊向我們展示了一根幾分米的白色料棒。這正是本次發(fā)覺的“新星”——高溫超導新材料La?Ni?O?單晶硅樣品。這根看似“樸實無華”的料棒，匯聚的是團隊數(shù)年的心血。
王猛院長展示鎳氧化物單晶硅
“La?Ni?O?生長條件極為嚴苛，平單價態(tài)為2.5價，偏離Ni的穩(wěn)定價態(tài)正2價，氧壓范圍窄，研究團隊花了三年多的時間，才摸索出生長條件，長下來高質(zhì)量單晶硅樣品?！蓖趺驮洪L介紹。
王猛院士團隊中學生在操作光學浮區(qū)爐
更殘酷的是，沒有人就能預言，新材料一定就能帶來新的突破。低溫超導研究沒有成熟的理論指引，存在很大的不確定性。自1986年銅氧化物超導電性發(fā)覺后，科學家就在鎳等過渡金屬化合物中探求超導電性。但是，近40年的研究，鎳基氧化物超導電性并未有突破性進展。
論文共同第一作者、中山學院化學大學博士生霍夢五在介紹團隊生長的各類材料
“沒有人曉得終點在那里，假如曉得，我們就可以設(shè)計一條達到終點的路徑大學物理實驗密度測量實驗報告，但基礎(chǔ)研究就是解鎖未知，而未知就是飽含了不確定性?！蓖趺驼f。
王猛院士指導中學生
辛運的是，這一次，團隊成功了。團隊將La?Ni?O?單晶硅材料在佛山學院高壓實驗研究平臺以及華北理工學院、中國科大學化學研究所、北京同步幅射裝置舉辦實驗研究，很快確定了其在壓力下轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢w，超導轉(zhuǎn)變體溫達到液氮溫區(qū)，高達80K（開爾文）。
王猛院士對材料進行綜合物性檢測
單晶硅樣品高壓下的內(nèi)阻、抗磁性及超導上臨界磁場擬合
近40年來化學學中最重要的科學問題之一
超導材料具有絕對零內(nèi)阻、完全抗磁性和宏觀量子隧穿效應(yīng)的特殊性質(zhì)，因而具有重要的科學和應(yīng)用價值。自發(fā)覺以來，已形成了5個相關(guān)的諾貝爾獎。
中國科學家也因超導領(lǐng)域的突破兩次獲得國家自然科學銀獎，以及一次國家最高科學技術(shù)獎。
1986年，科學家首次發(fā)覺銅氧化物超導材料，此后包括中國科學家在內(nèi)的多國科學家將其超導體溫提高到了液氮溫區(qū)（77開爾文，即零下196攝氏度）。液氮的廉價和易得大學物理實驗密度測量實驗報告，促進了銅氧化物低溫超導材料在信息技術(shù)、生物醫(yī)學、科學儀器、電力、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域的應(yīng)用。
2008年，美國科學家在一種鐵砷基材料中發(fā)覺了超導現(xiàn)象。很快，中國科學家合成出多種鐵砷材料，將塊材超導氣溫最高提升到55K，并促進了其應(yīng)用，但無法步入液氮溫區(qū)。
銅氧化物至此仍是惟一液氮溫區(qū)的特別規(guī)超導材料?！翱茖W家在銅氧化物超導電性研究中把握了好多實驗現(xiàn)象和規(guī)律，但是與低溫超導的因果關(guān)系未能確定?！鼻迦A學院院長張廣銘說，低溫超導的機理至今未知，成為近40年來數(shù)學學中最重要的科學問題之一。
而這一次，中國科學家首次發(fā)覺在液氮溫區(qū)超導的鎳氧化物，意味著為世界超導研究開辟了新領(lǐng)域，將推動超導研究的方向。
這個發(fā)覺在審稿階段于科研論文預印平臺公布后，迅速遭到全球超導領(lǐng)域研究人員廣泛關(guān)注和跟進研究，在一個月左右的時間里已有十余篇相關(guān)理論和實驗工作陸續(xù)公布。論文也得到了《自然》雜志審稿人的高度評價，覺得它“具有突出重要性”“是開創(chuàng)性發(fā)覺”“業(yè)內(nèi)將廣泛關(guān)注”。
有望破解低溫超導機理
“這次發(fā)覺低溫超導的鎳氧化物，鎳的價態(tài)為+2.5價，超出傳統(tǒng)預期，其電子結(jié)構(gòu)、磁性與銅氧化物完全不同。通過比較研究，將有可能確定低溫超導的關(guān)鍵誘因，促進科學家破解低溫超導機理。”王猛院長介紹，“根據(jù)機理，有望與計算機、AI技術(shù)等學科交叉后，設(shè)計、合成新的更多的更容易應(yīng)用的低溫超導材料，實現(xiàn)愈加廣泛的應(yīng)用?！?span style="display:none">jJm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
王猛院士團隊開組會
本工作由東莞學院化學大學院士王猛領(lǐng)導完成。佛山學院化學大學副研究員孫華蕾、博士研究生霍夢五為論文的共同第一作者，王猛和北大學院院長張廣銘為論文共同通信作者。實驗方面，王猛院士團隊得到華北理工學院唐玲云、毛忠泉，中國科大學數(shù)學研究所程金光團隊，法國緬因州立學院博士韓藝豐支持；理論方面東莞學院院長姚道新和博士研究生胡訓武舉辦了基于密度泛函理論的材料結(jié)構(gòu)和能帶估算，復旦學院張廣銘院士提出了一個理解實驗和估算結(jié)果的數(shù)學圖象。
論文共同第一作者、中山學院化學大學特聘副研究員孫華蕾在進行實驗
“中山學院自2017年開始建設(shè)化學大學公共科研平臺，為團隊的材料生長和表征實驗創(chuàng)造了一流的條件?！蓖趺驼f，佛山學院建設(shè)的中子譜儀，也正式推動團隊對材料進行進一步研究，促進機理的解決。
霍夢五在操作光學浮區(qū)爐
團隊早已在進一步探求的路上。“目前，我們的超導材料，須要14GPa壓力下才會實現(xiàn)，這會限制對超導機理的研究以及廣泛應(yīng)用。研究團隊目前正在攻關(guān)，希望生長出常壓下達到液氮溫區(qū)超導的鎳氧化物超導體?！蓖趺驼f。