7月12日晚上11点，《自然》杂志（Nature）刊登中山大学教授王猛团队主导的科学成果：首次发现一种在液氮温区压力下超导的镍氧化物超导体。

图为《自然》杂志在线发表的论文。

这是继铜氧化物之后，科学家发现的第二种在液氮温区超导的全新材料，也是我国科研人员在高温超导领域作出的一项“从0到1”的突破性科学成果，有望推动破解高温超导机理，使设计和预测高温超导材料成为可能，实现更广泛更大规模的产业化应用。

《自然》杂志：“具有突出重要性”“开创性发现”

“生长这根几厘米长的料棒，我们花了两年多的时间，现在它成了超导研究界的‘明星’。”在中山大学物理学院实验室，王猛指着橱柜里看似不起眼的黑色料棒说。

图为王猛在介绍La3Ni2O7单晶样品。

这件高温超导新材料La3Ni2O7单晶样品，此前在王猛团队自主搭建的高压实验研究平台以及华南理工大学、中国科学院物理研究所、北京同步辐射装置的实验研究中，已确定在压力下转变为液氮温区的高温超导体，超导转变温度高达80K（约零下192.15摄氏度）。理论方面则与清华大学教授张广铭、中山大学教授姚道新合作指出了一种导致高温超导的可能因素。

在王猛团队的发现之前，铜氧化物是唯一在液氮温区超导的固体材料。该成果在审稿阶段于科研论文预印平台公布后，即引起了凝聚态物理研究领域的强烈兴趣和关注，在国际上成为研究热点，在一个月左右的时间里已有十余篇相关理论和实验工作相继公布。王猛团队的论文也得到了《自然》杂志审稿人的高度评价，认为它“具有突出重要性”，是“开创性发现”。

探索高温超导体的过程极为艰辛。在生长出La3Ni2O7单晶样品之前，王猛团队已经做出了几十种镍氧化物晶体，每一种都经历了数十次乃至上百次的失败。“即使是在生长出La3Ni2O7单晶材料时，我们也不确定它的超导性能。”王猛说。

好在这一次，他们成功了。

为世界超导研究开辟新领域

据了解，自1911年荷兰科学家首次发现汞的零电阻现象之后，人类在超导领域的研究已历百年，但时至今日，这仍是一个充满发现与挑战的领域。

超导材料具有零电阻、抗磁性和超导隧穿效应，目前在医疗、电力、能源、交通、信息、量子计算、精密测量等方面已有重要应用，比如地月距离高精度测量用的就是超导单光子探测技术，量子计算用的是超导量子比特以及医院里常见的核磁共振成像仪等。但在应用中，超导电性往往在40K以下的温度发生，严重限制了超导材料的应用。

因此，科学家们孜孜不倦地追求发现超导转变温度进入液氮温区的超导材料。液氮廉价而易得，进入液氮温区，意味着更容易达到超导条件，在应用方面具有更大潜力。

直至1986年，瑞士科学家率先发现一种在35K超导的铜氧化物，后经包括中国在内的多国科学家共同努力将超导转变温度提高到了77K（即进入液氮温区）以上。近40年来，世界各国科学家都在追寻的新的高温超导材料体系，如今被中国科学家发现，这为世界超导研究开辟了新领域，将引领超导研究的方向。

此前，因为超导电性的发现、常规超导机理的解决以及对超导隧道效应的研究，共7位科学家分三次在1913年、1972年、1973年获得诺贝尔物理学奖；因铜氧化物高温超导体的发现以及超导磁通等方面的研究，共3位科学家分别在1987年和2003年获得诺贝尔物理学奖。中国科学家则因为在提高铜氧化物和铁基超导体转变温度方面的贡献，分别于1990年和2013年两次获得国家自然科学一等奖；中国科学院院士赵忠贤因为在高温超导领域研究的重要贡献于2016年获颁国家最高科学技术奖。

有望彻底解决高温超导机理，为超导材料应用带来广阔前景

“科学家在铜氧化物超导电性研究中掌握了很多实验现象和规律，然而与高温超导的因果关系无法确定。”清华大学教授张广铭说，高温超导的机理至今未知，成为近40年来物理学中最重要的科学问题之一。

镍氧化物超导体具有不同于铜氧高温超导体的晶体结构和电子结构，今后科学家可以在这一新的材料体系中进行研究，为彻底解决高温超导的机理带来新的希望，使设计和预测高温超导材料成为可能。

图为王猛在指导学生实验。

王猛介绍，铜氧化物中铜离子为正2价，与正1价的镍离子具有相同的电子排布，因此之前研究人员一直在正1价镍氧化物材料体系中探索超导电性。而本次发现高温超导的镍氧化物，镍的价态为+2.5价，完全超出人们的预期，其电子结构、磁性与铜氧化物完全不同。

据介绍，与X射线、激光和半导体相比，超导的应用价值还远未得到实现，一个重要原因就是对高温超导材料的研究没有突破性进展，因而没有实现规模产业化。一旦科学家彻底解决了高温超导机理，那么就能探索新的更适于应用的超导材料，在军工、信息技术、大科学工程、工业加工技术、超导电力、生物医学、交通运输和航空航天等领域得到广泛的应用。