對話薛其坤：這個率先是怎麼做到的？

新華社深圳2月20日電　題：對話薛其坤：這個率先是怎麼做到的？　　新華社記者白瑜　　繼銅基、鐵基材料之後，常壓下高溫超導材料家族再添一員。由國家最高科學技術獎獲得者薛其坤院士領銜的南方科技大學、粵港澳大灣區量子科學中心與清華大學聯合研究團隊，發現常壓下鎳氧化物的高溫超導電性，爲高溫超導機理研究提供了新的“拼圖”。相關科技成果日前發表在國際學術期刊《自然》上。　　新華社記者近日專訪了薛其坤院士，聽他講述科研團隊挺進科學無人區的故事。

攻克“盲人摸象”問題

自1911年科學家觀察到超導現象以來，這一領域一直是物理學領域最具挑戰性的研究課題之一。高溫超導機理複雜如同“量子迷宮”，科學家探索近40年仍未破解。過去涌現出諸多傑出科研成果，但部分領域仍被專業人士認爲處於“盲人摸象”階段。　　首次觀測到量子反常霍爾效應、首次發現異質結界面高溫超導電性，在常壓環境下實現了鎳氧化物材料的高溫超導電性……薛其坤用一個個重量級科學發現，助力中國量子科學研究躋身世界第一梯隊。　　在此次研究中，薛其坤團隊持續攻關，自主研發了“強氧化原子逐層外延”技術。這項技術可以在氧化能力比傳統方法強上萬倍的條件下，依然實現原子層的逐層生長，並精確控制化學配比，如同在納米尺度上“搭原子積木”，構建出結構複雜、熱力學亞穩、但晶體質量趨於完美的氧化物薄膜。　　除了科學發現，本次研究最重要的突破是搭建技術平臺。“團隊發展了獨特的強氧化能力薄膜生長技術，成功獲得了晶體質量更高的薄膜材料。這不僅實現了科學上的突破性發現，也爲我國在超導乃至量子材料領域的長期自主發展奠定堅實基礎，希望攻克在這個領域研究中盲人摸象的問題，從更高、更全面的站位開展探索。”薛其坤說。

全球率先公佈鎳基材料超導完整實驗證據

鎳基超導研究是當前國際科學界的前沿熱點，全球競爭異常激烈。美國斯坦福大學的研究團隊與合作者幾乎同時也報告了類似材料體系中的常壓超導電性。　　斯坦福團隊於2024年12月19日在《自然》線上發表論文，報道了超導電性的跡象；南科大團隊2024年11月16日向《自然》雜誌投稿，2024年12月21日在預印本網站arXiv提交研究成果，並率先公佈了鎳基材料超導完整實驗證據，引發學術界巨大反響。　　在並跑同步撞線過程中，斯坦福大學團隊採用的是脈衝激光沉積技術，南方科技大學團隊採用的是強氧化原子逐層外延技術。中美團隊研究路徑獨立，實驗相互印證。　　中國科學院院士、浙江大學物理學院院長林海青認爲，中國科學家此次在常壓下獲得的第三類高溫超導材料具有非常重大的創新意義，是高溫超導領域的一個重要突破。　　相較於其他團隊採用的傳統技術路徑，南科大團隊選擇的強氧化原子逐層外延技術路徑也體現了中國科研實力。這種技術特點是氧化反應強烈，但可實現鎳氧化物精準可控。　　研究團隊研製出一種在極強的氧化環境下能實現在納米尺度上“搭原子積木”的技術，製備出這種常壓下實現超導的鎳氧化物薄膜。如同火山噴薄而出，科學家要在火山口上“繡花”。“在氧化能力比傳統方法強上萬倍的條件下，依然實現原子層的逐層生長，並精確控制化學配比，構建出結構複雜、熱力學亞穩、但晶體質量趨於完美的氧化物薄膜，實現氧化物薄膜外延生長技術的一次重大跨越。”薛其坤說。

擴容常壓高溫超導“俱樂部”

高溫超導材料家族有三個主要成員：銅基、鐵基和鎳基。本次研究突破，正式讓鎳基材料進入常壓下突破40K“麥克米蘭極限”的高溫超導材料“俱樂部”，爲解決高溫超導機理的科學難題提供了全新突破口，爲高溫超導技術應用開拓了想象空間。　　在本次科學研究突破中，人才是關鍵。此次發現，正是在新型有組織科研的模式下，經過南科大、粵港澳大灣區量子科學中心、清華大學三個單位，大團隊異地協作，堅持不懈科研攻堅所取得的成果。　　實現這一重大突破的科研團隊高度年輕化。團隊平均年齡28歲，負責人陳卓昱副教授年僅35歲。　　薛其坤錶示：“很多重大的科技突破都是在年輕人身上發現，他們有一個共性，就是瞄準了一件事情，能夠堅持不懈地去探索去努力，從實驗室慢慢研發到實現突破，我覺得這對整個社會、對整個科技界、對年輕人一代，都是有很大啓示作用的。”　　展望未來，薛其坤充滿信心，“中國必將在全球新一輪信息技術革命中貢獻重要力量。”（完）