超导研究在能源、信息、医疗、交通领域最新突破

Q&A：详解镍基高温超导重大突破及其影响

Q1：此次高温超导研究突破的核心内容是什么？

A1： 此次突破的核心在于材料制备方法的创新和超导性能的极限提升。山东大学张俊杰教授/陶绪堂教授团队牵头的研究团队，在国际顶级期刊《自然》上发表了研究成果。其主要贡献包括：

制备方法创新：团队首创 “常压助熔剂法” ，成功在常压下生长出高质量的镍氧化物超导单晶，解决了此前该材料依赖高压环境制备、成本高且质量不稳定的“卡脖子”难题。

性能纪录刷新：通过对材料施加压力，团队发现La1.57Sm1.43Ni2O7-δ单晶的超导转变温度（Tc）高达96K，刷新了镍基超导体的最高纪录。

发现关键规律：研究首次明确了 “晶格畸变-Tc”正相关规律，即材料在常压下的晶格畸变越大，其在高压下能达到的超导温度就越高。这一规律为未来设计和预测更高超导温度的材料提供了理论依据。

Q2：这项突破具体解决了哪些关键技术难题？

A2： 该研究成功解决了困扰镍基高温超导领域的两大关键难题：

高质量单晶制备难题：传统的“高压浮区法”制备条件苛刻（需10-15个大气压），且易导致晶体缺陷。新的 “常压助熔剂法” 在常压下即可获得成分均匀、晶体质量高的单晶，为精确研究超导机理提供了理想的材料平台。

超导温度瓶颈难题：此前镍基超导体的最高Tc仅为83K，远低于铜基超导体。本研究通过化学应力策略，将Tc提升至96K，显著缩小了与主流高温超导材料的性能差距，证明了镍基体系实现更高温超导的巨大潜力。

Q3：高温超导技术的突破对能源、信息、医疗、交通等领域意味着什么？

A3： 高温超导技术的进步是典型的底层技术突破，对未来多个关键产业具有深远影响：

能源领域：超导体的“零电阻”特性意味着电力传输几乎没有能量损耗。更高温度、更易制备的超导材料是实现建设超导电网、大幅提升能源传输效率的关键，有助于推动能源革命。

交通领域：高温超导材料是制造高速磁悬浮列车的核心技术之一。性能提升和成本降低将加速磁悬浮交通的商业化应用进程。

医疗领域：超导材料用于制造核磁共振成像等医疗设备中的高强度磁体。更先进的超导材料有望使设备更强大、更紧凑或成本更低。

信息领域：超导技术在高性能计算、量子计算等领域有重要应用前景。高质量超导单晶是研究超导机理和开发新型电子器件的基础。

Q4：这项研究的价值与未来方向是什么？

A4： 本研究的价值不仅在于刷新纪录，更在于其开创性和指导性。

核心价值：“常压助熔剂法” 提供了一种低成本、易于推广的单晶制备方案；而 “晶格畸变-Tc”规律的发现，为定向设计更高超导温度的材料提供了清晰思路。

未来展望：基于发现的规律，研究团队预测，通过设计晶格畸变更大的材料（如La0.87Nd2.13Ni2O7-δ），有望将镍基超导体的Tc进一步提升至100K以上。这将继续推动高温超导机理的探索和实际应用的边界。

该研究工作得到了国家自然科学基金、国家高层次青年人才计划、科技部重点研发计划等多个国家级项目的大力支持，体现了我国在前沿基础科学领域的投入与实力。