我國科研團隊取得高溫超導研究重大突破

由薛其坤院士領導的南方科技大學、粵港澳大灣區量子科學中心與清華大學聯合研究團隊，在常壓下鎳氧化物的高溫超導電性方面取得了重大突破，為解決高溫超導機理的科學難題提供了新的研究方向。該研究成果發表在《自然》雜志上。

超導現象自1911年被發現以來，一直是國際科學界的重要研究方向之一。科學家們一直在尋找能夠突破40開爾文（K）“麥克米蘭極限”的更高溫度的超導材料。這種材料被廣泛認為具有顛覆性的技術前景，因為電流通過時不會產生能量損耗，類似于電力高速公路上的“零能耗跑車”。

薛其坤院士與南方科技大學物理系副教授陳卓昱率領的研究團隊通過持續攻關，自主研發出“強氧化原子逐層外延”技術。該技術能夠在氧化能力比傳統方法強上萬倍的條件下，實現原子層的精確逐層生長，并精準控制化學配比。研究團隊通過這種在納米尺度“搭原子積木”的方式，成功構建出結構復雜、熱力學亞穩、但晶體質量趨于完美的氧化物薄膜。

研究團隊將該技術應用于鎳基超導材料的開發后，在原子級平滑的基片之上，精確排列鎳、氧等原子，構建出厚度僅幾納米的超薄膜。團隊還在極強氧化環境下，通過界面工程，實現“原子鉚釘術”，固定住了原本需要極高壓環境下才能穩定存在的原子結構。

薛其坤院士介紹，這是氧化物薄膜外延生長技術的一次重大跨越，不僅為包括寬禁帶半導體等各類氧化物的缺氧難題提供了解決方案，還拓展了高溫超導等強關聯電子系統的人工設計與制備。

該研究成果在常壓環境下實現了鎳氧化物材料的高溫超導電性，使鎳基材料成為繼銅基、鐵基之后，第三類在常壓下突破40開爾文（K）“麥克米蘭極限”的高溫超導材料體系。這一發現為未來高溫超導材料的研究和應用提供了新的思路和方法。

超導現狀

高溫超導材料具有零電阻、完全抗磁性等特性，傳統超導材料通常需要在極低溫度下才能實現零電阻的超導狀態，而高溫超導材料能夠在相對較高的溫度下實現超導，具有巨大的應用潛力。此次發現的鎳氧化物高溫超導電性，是在常壓條件下實現的，這與以往需要高壓環境的高溫超導材料相比，具有更高的實際應用價值。

超導材料被廣泛認為具有顛覆性的技術前景，是全球高科技競爭的焦點之一。超導技術的應用范圍極為廣泛，包括：超導量子計算、超導磁懸浮列車、熱核聚變、大型加速器、大功率輸電、心腦磁圖診療等多個前沿方向。

其中，可控核聚變是核心應用方向之一。超導磁體是托卡馬克裝置（如“人造太陽”EAST）的關鍵組件，用于約束高溫等離子體。高溫超導材料可提升磁場強度與穩定性，降低能耗，推動核聚變從實驗向工程化邁進。此前，我國已實現1億攝氏度1000秒等離子體運行，若高溫超導材料實現產業化，將加速聚變堆小型化和商業化進程。

近年來，高溫超導材料的研究取得了顯著進展，2023 年中國科學家發現液氮溫區鎳氧化物超導體，2024 年美國研究團隊制備出高性能稀土鋇銅氧化物超導線材。隨著這些新材料的研發成功及其逐步產業化，不僅促進了基礎科學研究的發展，也為工業界帶來了革新動力。

展望后市，全球超導產品市場規模在2022年為68億歐元，預計到2027年將增至192億歐元；國內方面，2023年中國超導材料市場規模為49.8億元，機構預計2024年市場規模將達到65.8億元，2025年達到92億元。落腳到A股市場，目前已有20余家上市公司布局超導產業，關注布局超導材料領先的上市公司。