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前言

21万倍大气压下，中国科学技术大学陈仙辉团队创下超导奇迹。

他们研究的La5Ni3O11镍基材料，结构像交替堆叠的“积木”般精巧，在金刚石压腔的超高压挤压下，成功实现零电阻超导。

这一突破不仅揭开了特殊晶体结构与超导的关联，更让超导实用化的门槛再降一级。

高压混搭晶体显神通

老周发现，搞超导研究就跟摸奖似的，找对材料和结构比啥都重要。中国科学技术大学陈仙辉研究团队，就摸到了一个“大奖”——一种叫La5Ni3O11的镍基材料。

这材料的结构简直绝了，放大了看就像咱们拼乐高，一层“平房”积木接着一层“复式”积木，交替往上堆，学名叫做混合型Ruddlesden-Popper结构。

研究人员用一种叫“熔盐法”的技术，跟种水晶似的，慢慢培育出这种材料的单晶。

这单晶个头特别小，也就0.1毫米见方，厚度只有0.02毫米，差不多就是两根头发丝叠在一起的厚度，肉眼根本看不清，得靠先进显微镜才能看到它层层叠叠的样子，跟千层饼似的整齐。

我跟你讲，这特殊结构就是超导的“关键密码”。普通材料里的原子排列杂乱无章，电子在里面跑就跟在菜市场里穿梭似的，东碰西撞，自然有电阻。

而这种交替堆叠的结构，给电子铺了专属“跑道”，让它们能顺畅移动，更容易配对形成超导状态。但常温常压下，它就是块普通材料，一点超导的迹象都没有。

等温度降到零下103摄氏度的时候，神奇的事儿发生了——材料内部的电子和自旋会突然排起整齐的队伍，形成一种有序的波状图案，科学家管这叫“密度波转变”。

你可以想象成，原本杂乱跑的电子们，突然统一了步伐，变成了整齐的方阵。

但这还不是最关键的，真正的“魔法”是给材料加压。研究人员把这微小的晶体样品，放进了一个特制的“高压锅”——金刚石压腔。

这可不是咱们家里做饭用的高压锅，它是能产生超高压的精密仪器。它的核心是两颗对着放的金刚石，利用金刚石超高的硬度，把压力集中在针尖大小的样品上。

咱们日常生活的压力是1个大气压，海底一万米的压力也才1000个大气压，能把坦克压扁，可这个金刚石压腔能轻松产生几十万倍大气压的压力，比地心的压力还大不少。

当压力加到12万倍大气压的时候，更神奇的一幕出现了：之前排着队的“密度波”突然消失了，材料一下子变成了超导状态。

这就像有人按下了一个开关，材料从一种状态直接切换到了另一种状态。研究人员发现，密度波状态和超导状态就像一对“竞争对手”，一个弱下去，另一个才能强起来。

继续加压，惊喜还在后面。当压力达到21万倍大气压时，这材料达到了最佳超导状态，零电阻的温度达到了54K，也就是零下219摄氏度。

这个温度虽然还得用液氮制冷，但已经比很多超导材料高出不少了，在超导研究领域，这已经算是相当高的“高温”了。

从另一个角度看，这个发现可不是偶然的。研究团队还做了一系列测试来验证，生怕出一点差错。

他们发现，给超导状态的材料加磁场，超导温度会跟着降低，磁场越强，超导温度越低，这是超导体的典型特征。

更关键的是，他们还观测到了“迈斯纳效应”——材料进入超导状态后，会把内部的磁场完全排出去，就像个“磁场绝缘体”，不让磁力线穿过。

你在科技馆里看到的悬浮的碗，就是利用了这个原理。最让人信服的是，通过计算发现，这个样品里超过70%的体积都处于超导状态。

这意味着超导不是只发生在材料表面或者某个角落的局部现象，而是整块材料的大部分区域都实现了超导，这在镍基超导材料里算是相当高的比例了，完全能证明这是实打实的“体超导”。

2025年9月，刘晓迪团队还用量子精密测量技术，进一步证实了这种镍氧化物的抗磁性，让这个发现更站得住脚。

常压突破解锁新可能

说句实在话，高压超导虽然厉害，但终究还是要靠高压设备，离实际应用还有点距离。可谁能想到，2025年2月，薛其坤院士领衔的团队直接搞出了常压突破，一下子把大家的期待值拉满了！

他们研发出一种叫La2.85Pr0.15Ni2O7的材料，超导起始温度达到了45K，也就是零下229摄氏度，直接突破了40K的“麦克米兰极限”。

这个“麦克米兰极限”可是超导领域的一个重要门槛，过去大家认为，传统超导体在常压下的临界温度很难超过这个数值，而薛其坤团队的成果，直接打破了这个限制。

更牛的是，这项成果完全不用高压，靠的是他们自主研发的“强氧化原子逐层外延技术”。咱们通俗点说，就是在纳米尺度上“拼原子积木”。

在超强氧化的特殊环境下，研究人员把镍、氧、镧这些原子，像搭乐高一样精确地一层一层堆起来，还发明了“原子铆钉术”，把关键的结构牢牢固定住。

这个技术解决了长期以来氧化物薄膜容易缺氧的难题，是实实在在的技术跨越。

我跟你讲，这项成果背后全是硬功夫。这个研究团队的平均年龄才28岁，35岁的陈卓昱副教授带着大家攻关了整整三年，前后测试了一千多片样品，才终于找到了最佳的材料配比和制备工艺。

他们的成果证明，通过调整材料的化学配比和优化界面结构，镍基超导完全能摆脱高压的束缚，在常压下也能实现高温超导。

从另一个角度看，这两项突破还帮科学家们揭开了超导机理的新线索。

陈仙辉团队发现，密度波和超导是“竞争关系”，只有压制住密度波，超导才能出现；薛其坤团队则进一步证实，材料里的双层结构对超导至关重要。

现在科学家们已经明确了一个关键规律：只要把材料的晶格间距缩小到某个阈值以下，就能触发超导状态。

咱们再说说这些突破的实际意义。超导的零电阻特性，能让输电效率大幅提升，深圳平安大厦已经用上了超导电缆，电流承载量是普通铜缆的5倍，输电损耗降低了80%左右。

而迈斯纳效应带来的完全抗磁性，是磁悬浮技术的核心，成都已经建成了全球首条高温超导磁悬浮试验线，未来的磁悬浮列车要是用上这些超导材料，能耗会大大降低，速度还能再提一档。

结语

中国超导研究这波操作真是太亮眼了，高压、常压两条路线一起发力，都取得了重大突破。这不仅给镍基超导家族添了新成员，更把常温常压超导的梦想拉近了一大步。

科学突破从来都不是一蹴而就的，从陈仙辉团队的高压探索，到薛其坤团队的常压跨越，再到年轻科研人员的接力攻关，每一步都凝聚着汗水。

这些突破让咱们看到，超导技术走进日常生活不再是遥远的梦想。

相信用不了多久，零损耗输电、更先进的磁悬浮列车、更强大的量子计算机都会变成现实，这就是中国科研的硬实力，真是越看越提气！