界面新闻记者 | 张熹珑

界面新闻编辑 | 许悦

7月12日著名科学期刊《自然》杂志（Nature）刊登了中山大学物理学院王猛教授团队在高温超导材料的科学成果——首次发现液氮温区镍氧化物超导体。

这种全新的高温超导体是一种镍氧化物单晶，在14GPa压力下出现80K左右的超导电性。这是继1980年代发现铜氧化物高温超导体之后，目前人类发现的第二种液氮温区非常规超导材料，也是中国科学家在全球率先发现的全新高温超导体系。

由于具有绝对零电阻、完全抗磁性和宏观量子隧穿效应的特殊性质，理论上超导材料具备广阔的应用前景。作家刘慈欣就在《三体》中描写了这样一个“超导”世界：核聚变成功后，由于能源基本没有限制，电力开始免费使用；各种交通工具都基于磁悬浮技术。

而在现实生活中，超导体的应用落地主要涉及信息技术、生物医学、科学仪器、电力、交通运输等领域，包括医学检查中的核磁共振成像，以及交通方面的超导磁悬浮车。在众多应用前景中，最被寄予厚望的是推动可控核聚变反应堆的发展。

不过，作为一项基础的科学突破，镍基高温超导体距离产业化应用还很遥远。

清华大学物理学系教授张广铭是此次论文的共同通讯作者之一，在研究中提出了一个理解实验和计算结果的物理图像。他向界面新闻大湾区频道指出，这项成果属于基础研究工作，“真正要利用到实际的工业生产或日常生活，还需要非常漫长的时间，没有短期实际应用的情况。”

“举个例子，我们现在用的通讯技术、计算电磁技术，那都是基于150多年前麦克斯韦提出的电磁理论，所以基础研究很难判定什么时候可以运用。”张广铭提及，“输电、计算信息技术、交通运输，很多方面未来都有可能用到（镍基高温超导体），只不过这个周期很长，可能要几十年的时间才会落地。”

对于超导材料而言，其规模化应用的瓶颈包括临界温度参数、临界磁场和临界电流等。第一种液氮温区非常规超导材料的铜氧化物高温超导体，尽管发现已有近40年，但也未完全实现规模化强电应用，原因之一就是它的下临界场太低。

在元素周期表中，镍（Ni）紧挨在铜（Cu）的旁边。自从铜氧化物超导体被发现以来，镍氧化物就被广泛关注，并被寄予厚望——人们希望制备出以镍为基础的类似高温超导材料。但是直到现在，仍然没有形成公认的理论来阐明超导机制，也严重制约了超导技术的发展和应用。

低温和高压带来的制作成本高是另一个限制因素。王猛提到，目前研制的超导材料需要14GPa压力下才能实现，这会限制对超导机理的研究以及广泛应用，研究团队目前正在攻关，希望生长出常压下达到液氮温区超导的镍氧化物超导体。

王猛提及，此次发现高温超导的镍氧化物，镍的价态为+2.5价，超出传统预期，其电子结构、磁性与铜氧化物完全不同。通过比较研究，将有可能确定高温超导的关键因素，推动破解高温超导机理，“根据机理，有望与计算机、AI技术等学科交叉后，设计、合成新的更多的更容易应用的高温超导材料，实现更加广泛的应用。”