中新網(wǎng)深圳4月9日電 (記者 索有為)記者9日從南方科技大學獲悉，南方科技大學量子功能材料全國重點實驗室和物理系、粵港澳大灣區(qū)量子科學中心、清華大學薛其坤—陳卓昱團隊，與中國科學技術(shù)大學沈大偉團隊等合作，在極端氧化條件下通過人工設(shè)計原子堆疊序列，創(chuàng)制出單層—雙層超結(jié)構(gòu)和雙層—三層超結(jié)構(gòu)兩種新型常壓鎳基氧化物超導材料。相關(guān)研究成果8日發(fā)表在國際期刊《自然》上。

　　高溫超導是凝聚態(tài)物理領(lǐng)域最重要的研究前沿之一。繼銅基和鐵基高溫超導體之后，鎳基材料被認為是有希望揭示高溫超導機理的第三類體系。然而，鎳基超導材料的合成與控制所必需的高度氧化狀態(tài)，與實現(xiàn)晶格穩(wěn)定生長之間存在熱力學沖突。

　　科研團隊自主研發(fā)的“強氧化原子逐層外延”技術(shù)，開辟出一個極端非平衡的生長區(qū)間，使薄膜在生長過程中一步完成結(jié)構(gòu)構(gòu)建與充分氧化。

　　基于該技術(shù)，科研團隊按照人工設(shè)計的原子堆疊藍圖，精確合成出單層—雙層超結(jié)構(gòu)、單層—三層超結(jié)構(gòu)和雙層—三層超結(jié)構(gòu)三種全新的鎳基超結(jié)構(gòu)材料，并發(fā)現(xiàn)單層—雙層超結(jié)構(gòu)和雙層—三層超結(jié)構(gòu)在常壓下可實現(xiàn)高溫超導，起始轉(zhuǎn)變溫度分別達到50開爾文(K)和46K，均突破傳統(tǒng)超導理論中的“麥克米蘭極限”，而單層—三層超結(jié)構(gòu)僅呈現(xiàn)金屬性。

　　而后，科研團隊將原子級精準的結(jié)構(gòu)控制與角分辨光電子能譜相結(jié)合，對不同堆疊結(jié)構(gòu)的鎳基氧化物薄膜進行系統(tǒng)比較后發(fā)現(xiàn)，在超導結(jié)構(gòu)中，布里淵區(qū)頂角附近均存在一個被稱為γ能帶形成的費米口袋；而在不超導結(jié)構(gòu)中，這一γ能帶則未能形成費米口袋。

　　據(jù)悉，這一發(fā)現(xiàn)從實驗上表明了原子堆疊構(gòu)型、電子能帶與超導電性之間的關(guān)聯(lián)，可識別出決定超導發(fā)生與否的“電子基因”，為揭示鎳基高溫超導的微觀機制提供了明確的實驗證據(jù)。(完)