从“无人区”到新赛道:中山大学王猛团队开辟镍氧化物高温超导研究新方向

在中山大学物理学院实验室中,几根看似普通的黑色料棒正静静陈列。

这些仅有数厘米长的样品,却承载着人类在超导研究领域近四十年的探索梦想。

它们的学名是镍氧化物La3Ni2O7,是目前已知的第二种液氮温区非常规超导材料。

这一突破性发现,来自该学院王猛教授带领的科研团队。

近日公布的2024年度广东省科学技术奖获奖名单中,王猛凭借镍氧化物高温超导领域的研究成果获得青年科技创新奖。

面对荣誉,这位青年科学家表现得颇为平静,他更在意的是这一研究方向获得的广泛认可。

两年多前,团队的研究成果在国际学术期刊《自然》杂志发表,随后入选两院院士评选的2023年中国十大科技进展新闻,标志着我国在基础物理研究领域取得重要突破。

超导材料因其零电阻特性,在能源传输、医疗设备、科学仪器等领域具有广阔应用前景。

自1986年科学家发现铜基氧化物超导体以来,寻找第二种液氮温区非常规超导材料成为国际物理学界的重要课题。

液氮温区意味着超导材料可在相对容易实现的低温条件下工作,这对实际应用具有重要意义。

近四十年间,科学家们在与铜元素性质相近的镍氧化物中进行了大量探索,却始终未能取得实质性进展。

当王猛将研究目标锁定在这一方向时,面对的几乎是一片未知领域。

缺乏成熟理论支撑,没有既定研究路径,甚至无法预判成功的可能性,这些都是摆在团队面前的现实困境。

研究团队从数十种镍氧化物材料中筛选出具有代表性的两个体系展开深入实验。

其中La3Ni2O7体系单晶样品的生长过程尤为艰难,不仅对科研设备要求苛刻,且氧压控制条件极为严格。

五个小时的生长过程仅能获得一厘米长度的样品,团队用了整整两年时间才在世界范围内首次培育出高质量单晶样品。

在学校的支持下,团队配置了高温高压光学浮区炉等先进设备,对样品进行高压测量。

经过无数次实验和反复验证,王猛团队最终发现镍氧化物La3Ni2O7在高压条件下可实现超导,且转变温度达到80开尔文。

这一数据表明该材料具备在液氮温区工作的潜力,为超导材料的实际应用开辟了新可能。

论文正式发表前的那段时间,王猛每晚都要在操场散步半小时才能入睡,兴奋之情溢于言表。

但他深知,这一突破既有偶然性也有必然性。

从选定研究对象到培育单晶样品,再到利用压力发现超导电性,每个环节的成功都是小概率事件。

将三个小概率事件串联成功,依靠的是团队对科学问题的持续探索和对每个细节的严谨把控。

这一发现迅速引起国际学术界的广泛关注。

过去两年多时间里,王猛多次受邀在国际重要学术会议和知名科研机构作报告,镍氧化物高温超导体研究已成为当前凝聚态物理研究的前沿热点。

各国科研团队纷纷跟进,围绕这一新材料体系展开深入研究,希望进一步揭示高温超导的内在机理。

王猛对自己的科研理念有清晰认识。

他认为科学研究并非一蹴而就,需要以平常心长期投入。

他的信念是做别人没做过甚至做不到的事情,探索新的高温超导材料体系,为破解高温超导机理作出贡献。

这种坚定追求,支撑着团队在"无人区"持续前行。

王猛团队的突破性成果,不仅是中国基础研究厚积薄发的生动写照,更彰显了科研工作者"十年磨一剑"的坚守精神。

在科技自立自强的时代背景下,这种面向世界科技前沿的原创性探索,正为高质量发展注入源头活水。

正如科学家所言,重大发现往往诞生于"无人区"的执着探索,而这份敢于挑战未知的勇气,正是推动人类认知边界不断拓展的核心动力。