山东大学镍基高温超导研究突破：重大成就与挑战解析

Q1: 为什么说山东大学张俊杰教授团队在镍基高温超导体的研究是重大突破？

A: 该项研究的突破性可从方法创新、性能纪录和理论发现三个维度概括：

方法创新：攻克单晶制备瓶颈团队首创常压助熔剂法，以K₂CO₃为助熔剂，在常压下成功生长出成分均匀、晶体质量高的双层镍氧化物单晶。此举解决了传统“高压浮区法”需10-15个大气压氧压的技术难题，提供了低成本、易推广的制备方案，为超导机理研究奠定了材料基础。

性能突破：刷新超导温度纪录团队在La₁.₅₇Sm₁.₄₃Ni₂O₇₋δ单晶中实现96K（约–177℃）的超导转变温度，突破此前镍基超导83K的极限，并通过零电阻测试和超导体积分数超60%的数据，明确证实其为体超导。这一纪录使镍基材料更接近实际应用门槛。

规律发现：提供设计新范式研究首次揭示“晶格畸变-Tc”正相关规律，即常压下面内晶格畸变Δ=(a-b)/(a+b)与高压下最高Tc呈正比。基于此，团队预测La₀.₈₇Nd₂.₁₃Ni₂O₇₋δ单晶的Tc有望突破100K，为高温超导材料开发提供了可量化的设计思路。

Q2: 镍基氧化物超导研究面临哪些主要挑战？

A: 镍基超导作为新兴体系，研究长期受限于两大核心挑战：

单晶制备技术瓶颈传统方法依赖高压环境（如10-15个大气压），导致单晶易出现化学组分不均匀、氧空位缺陷及多层相共存问题，制约了材料物性研究和机理探索。

超导温度与机理认知不足突破前，镍基超导最高Tc仅83K，远低于铜基超导的164K，限制了其应用潜力。同时，高温超导机理本身被《科学》期刊列为“125个未解科学问题”之一，镍基体系的结构与超导关系尚不明确，缺乏普适理论支撑。

Q3: 该项研究如何推动高温超导领域发展？

A: 研究通过多团队协作（含北京高压研究中心、中科院物理所等），实现了从材料制备到规律发现的闭环创新：

工程价值：常压法制备单晶大幅降低成本，为能源、医疗等领域的应用转化提供可能。

科学意义：发现单斜/四方双结构超导现象，为机理研究提供新视角；工作得到国家自然科学基金、科技部重点研发计划等支持，凸显其国家战略重要性。

国际影响：成果发表于顶刊《自然》，佐证其国际认可度，并为全球超导研究注入新动能。

总结：张俊杰教授团队的突破核心在于技术路径创新（常压法制备）、性能极限突破（96K纪录）及理论规律发现（晶格畸变-Tc关联），系统性解决了镍基超导领域的关键难题，为高温超导材料设计与应用开辟了新方向。