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我國(guó)鎳基高溫超導(dǎo)機(jī)理研究取得關(guān)鍵突破

來源：科技日?qǐng)?bào)　　加入時(shí)間：2026-5-22 10:42:05　　

我國(guó)鎳基高溫超導(dǎo)機(jī)理研究取得關(guān)鍵突破

科技日?qǐng)?bào)記者羅云鵬吳長(zhǎng)鋒

5月21日，記者從南方科技大學(xué)獲悉，由薛其坤院士、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授何俊峰、南方科技大學(xué)副教授陳卓昱共同領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)，首次在鎳氧化物高溫超導(dǎo)薄膜中直接觀測(cè)到無節(jié)點(diǎn)超導(dǎo)能隙，并發(fā)現(xiàn)電子-玻色子耦合現(xiàn)象。相關(guān)研究成果于當(dāng)日發(fā)表在《科學(xué)》上。

鎳基高溫超導(dǎo)薄膜晶體結(jié)構(gòu)（背景）與無節(jié)點(diǎn)超導(dǎo)能隙測(cè)量。研究團(tuán)隊(duì)供圖

據(jù)悉，這一發(fā)現(xiàn)為“超導(dǎo)能隙對(duì)稱性”和“超導(dǎo)配對(duì)機(jī)制”這兩個(gè)高溫超導(dǎo)核心問題提供了重要實(shí)驗(yàn)證據(jù)，對(duì)深入理解高溫超導(dǎo)機(jī)理具有重要的科學(xué)意義，同時(shí)也是推動(dòng)超導(dǎo)技術(shù)更廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。

超導(dǎo)體中，電子兩兩“配對(duì)”，結(jié)伴而行。這種“配對(duì)”行為是超導(dǎo)現(xiàn)象的根本。然而，在高溫超導(dǎo)體中，電子為何配對(duì)、以何姿態(tài)配對(duì)，至今仍是物理學(xué)最大的謎團(tuán)之一。

“超導(dǎo)體中電子通過配對(duì)可以節(jié)省能量，所節(jié)省的這部分能量便是超導(dǎo)能隙�！标愖筷沤榻B，“我們可以把電子配對(duì)想象成跳雙人舞，而能隙的對(duì)稱性，就是它們的‘舞姿’�！�

據(jù)介紹，傳統(tǒng)超導(dǎo)體能隙完全打開、沒有能隙為零的節(jié)點(diǎn)，屬于s波對(duì)稱性，而銅基高溫超導(dǎo)體長(zhǎng)期被認(rèn)為存在節(jié)點(diǎn)，屬于d波對(duì)稱性。

“因此，能隙有沒有節(jié)點(diǎn)是判別高溫超導(dǎo)物理起源的關(guān)鍵指標(biāo)�！标愖筷沤榻B，此項(xiàng)研究首次在RP雙層鎳基高溫超導(dǎo)薄膜中給出了明確答案：其超導(dǎo)能隙沒有節(jié)點(diǎn)，更符合s波（或s±波）對(duì)稱性。

據(jù)悉，雖然同為高溫超導(dǎo)，鎳基超導(dǎo)和銅基超導(dǎo)在配對(duì)機(jī)制上或非完全一脈相承。

電子如何配對(duì)，是破解高溫超導(dǎo)之謎的另一關(guān)鍵。理論上，電子配對(duì)機(jī)制分兩類：一類無需媒介，一類則需要媒介傳遞。

“我們?cè)谫M(fèi)米能級(jí)以下約70 meV處捕捉到了一個(gè)典型‘能帶扭折’譜學(xué)信號(hào)，正是電子與某種玻色子發(fā)生耦合相互作用留下的‘指紋’�！标愖筷沤榻B，“這證實(shí)了鎳基高溫超導(dǎo)中存在電子-玻色子耦合，提示其電子配對(duì)很可能是由某種媒介所促成。”

另悉，這一發(fā)現(xiàn)為解答電子如何配對(duì)提供了重要的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。目前，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)通過這些“指紋”找到媒介留下的痕跡。下一步，確認(rèn)充當(dāng)配對(duì)媒介的玻色子究竟是什么，或?qū)⒊蔀樽罱K闡明高溫超導(dǎo)物理機(jī)制的關(guān)鍵所在。

編輯：曹鳳芹

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