日前，中山大學王猛教授團隊成果“液氮溫區鎳氧化物超導體首次發現”入選2023年中國十大科技進展新聞。
鎳氧化物超導體是由我國科學家率先獨立發現的全新高溫超導體系，該發現得到了《自然》雜志審稿人的高度評價，認為它“具有突出重要性”“是開創性發現”。
據悉，王猛教授及其團隊另一主要成員孫華蕾副研究員均獲益于廣州市基礎研究計劃項目資助。近年，廣州有多項科技成果入選“中國十大科技進展新聞”，世界科技前沿的參與度和貢獻度不斷提升。
基礎研究領域“引領性突破”
2023年7月12日，國際頂級學術期刊《自然》發表中山大學王猛教授團隊成果：首次發現在14 GPa壓力下達到液氮溫區的鎳氧化物超導體。這是由我國科學家率先獨立發現的全新高溫超導體系，是人類目前發現的第二種液氮溫區非常規超導材料，是基礎研究領域的重要突破。這一研究成果將有望推動破解高溫超導機理，使設計和預測高溫超導材料成為可能，使超導在信息技術、工業加工、電力、生物醫學和交通運輸等領域實現更廣泛的應用。
超導材料具有絕對零電阻、完全抗磁性和宏觀量子隧穿效應的特殊性質，因此具有重要的科學和應用價值。
據相關報道，1986年，科學家首次發現銅氧化物超導材料，隨后多國科學家將其超導溫度提升到了液氮溫區，即超過77開爾文。液氮的廉價和易得，推動了銅氧化物高溫超導材料的規模化應用。然而近40年來，高溫超導機理至今仍是物理學最重要的未解問題之一。
據王猛教授介紹，團隊耗時3年半，成功生長了鎳氧化物La3Ni2O7單晶，隨后在實驗上確定了此單晶材料能夠在壓力下實現超導，轉變溫度達到液氮溫區，高達80開爾文。這是繼銅氧化物高溫超導體后，另一個完全不同體系的高溫超導體。
“這次發現高溫超導的鎳氧化物，鎳的價態為 2.5價，超出傳統預期，其電子結構、磁性與銅氧化物完全不同。通過比較研究，將有可能確定高溫超導的關鍵因素，推動科學家破解高溫超導機理。”王猛教授介紹，“根據機理，有望與計算機、AI技術等學科交叉后，設計、合成新的更多的更容易應用的高溫超導材料，實現更加廣泛的應用。”
該發現得到了《自然》雜志審稿人的高度評價，認為它“具有突出重要性”“是開創性發現”。
團隊獲廣州市基礎研究計劃支持
王猛教授及其團隊另一主要成員孫華蕾副研究員均獲益于廣州市基礎研究計劃項目資助。孫華蕾副研究員表示，廣州市基礎研究計劃項目對于鎳基高溫超導的發現具有重要推動作用。她說：“王猛教授團隊的發現開創了一個新的高溫超導研究領域，目前全世界超導領域知名科研課題組都在研究這個領域。而我們課題組平均年齡僅二十多歲，最年長的王猛教授也才37歲，正處于最具創新的年紀，希望后續廣州市科技局繼續對我們進行支持”。
此外，國家超算廣州中心也為高溫超導研究取得從0到1重大突破提供了助力。研究過程依托“天河二號”超級計算機進行了大規模數據計算，計算結果為接下來更深入的理解與研究奠定了重要基礎，其強大的計算能力和面向各領域的應用服務平臺有效加速了相關研究的進展。
目前該團隊跟美國哈佛大學、斯坦福大學、德國馬普所、英國牛津大學、中國清華、北大、中科院等近四十個研究單位正開展后續研究。
支持青年科技人才“挑大梁”
近年來，廣州市在全國率先構建以青年博士為核心的基礎研究人才培育體系，實施基礎研究“啟航—續航—領航”計劃，鋪就基礎研究人才階梯式成長路徑。近三年（2021-2023年）已通過實施市基礎研究計劃項目，累計支持4544名青年博士留穗開展創新性自由探索基礎研究，孫華蕾副研究員即為其中之一。
2023年2月，出臺《廣州市科學技術局完善基礎研究人才培育體系工作方案》，2024—2028年連續五年將投入市財政經費近10億元，實施青年博士“啟航”、優秀博士“續航”、科技菁英“領航”等系列計劃。其中，2024年度基礎與應用基礎研究專題“啟航—續航—領航”3個方向項目預計將投入近1.7億元，資助支持約1800名各層次基礎研究人才在穗開展自由探索類的基礎研究工作。目前，王猛教授已獲得科技菁英“領航”計劃項目立項。
據廣州市科技局有關負責人表示，王猛教授團隊取得的這一成果，也體現了廣州鼓勵科學家“自由探索”挑戰科技前沿的導向作用。近年來，廣州充分發揮中山大學等一批在穗高水平研究型大學的基礎研究主力軍和重大科技突破生力軍作用，在市基礎研究計劃項目中實施全過程管理放權賦能，構建符合基礎研究規律和人才成長規律的結果導向驗收評價體系，讓開展原創性、顛覆性前沿基礎研究的科學家敢試、敢闖，推進基礎研究實現“跟隨型研究”向“引領性研究”突破。
“中國十大科技進展新聞”每年由中國科學院院士和中國工程院院士投票評選產生。據悉，近年來，廣州陸續有“我國率先實現水平井鉆采深海可燃冰”、基于天河二號的創新成果——“全球第一條高精度的古生代3億多年的海洋生物多樣性變化曲線”、我國迄今運載能力最大固體運載火箭“力箭一號”首飛成功等相關科技成果入選“中國十大科技進展新聞”。作為世界級科研城市，廣州在世界科技前沿的參與度和貢獻度不斷提升。2023年，廣州在“自然指數-科研城市”的全球排名已躋身全球第8位，超越了東京和巴黎都市圈。
文/廣州日報·新花城記者：方晴
圖/廣州日報·新花城記者：方晴（部分圖由中山大學提供）
廣州日報·新花城編輯：彭文強
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