NUS又發《Nature》!常壓超導突破性進展

2025/03/31   •   2274閱
全球首例無銅超導化物!新加坡國立大學研究團隊成功合成新型鎳氧化物,在常壓下實現約40K超導性,無需高壓或銅元素。這項突破有望顛覆電子技術與能源傳輸,開啟節能革命。了解無銅超導材料的科學原理、應用前景及未來發展方向。

近日,由新加坡國立大學Ariando教授和Stephen Lin Er Chow博士領銜的研究團隊宣布了一項里程碑式發現——全球首例無銅超導氧化物。

該物質能在環境壓力下實現約40開爾文(K)或零下233攝氏度(deg C)的超導性!這一成果或將徹底改變未來電子技術與能源傳輸的格局。

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Ariando 教授(中)與 Stephen Lin Er Chow 博士(最右)和羅朝陽(最左)是設計新型無銅超導材料的研究團隊的成員,來源:新加坡國立大學理學院

研究細節與團隊貢獻

關鍵突破

通過電子顯微鏡分析,國大博士生羅朝陽(Zhaoyang Luo)驗證了合成材料的高結晶度與純相性質,確保實驗可靠性。

發表信息

研究成果已於2025年3月20日發表於頂級科學期刊《Nature》,引發國際學界高度關注。

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來源:Nature官網

突破性發現:無需高壓,無銅也能高溫超導

由新加坡國立大學Ariando教授和Stephen Lin Er Chow博士領銜的研究團隊,成功設計併合成了新型氧化鎳材料(Sm-Eu-Ca)NiO₂。

實驗證實,該材料在常壓條件下即可實現遠高於30K的超導性,無需依賴高壓環境或銅元素。

這一發現打破了自1987年銅基超導體問世以來「銅元素不可或缺」的固有認知,為超導研究開闢了全新方向。

科學意義:顛覆認知,解鎖更廣元素可能性

1987年,銅氧化物超導體的發現者榮獲諾貝爾物理學獎,為高溫超導研究奠定了基礎。

近40年後,NUS團隊通過層狀結構設計與現象學模型預測,揭示了層間相互作用與超導溫度的直接關聯,並首次驗證鎳基氧化物同樣可承載高溫超導性。

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超導SES鎳氧化物薄膜的結構信息,來源:研之成理

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發現超導氧化物及其在環境壓力下的臨界溫度,來源:NUS官網

Ariando教授強調:「這一發現證明,高溫超導性並非銅的『專利』,元素周期表中更多元素或能組成新型超導材料。」研究還表明,新材料在常溫下高度穩定,大幅提升了實用化潛力。

未來應用:節能革命,電子技術或迎新紀元

超導體的零電阻特性可消除能量傳輸損耗,理論上能大幅提升電網效率、量子計算機性能及磁懸浮等技術。

然而,傳統超導體依賴極低溫或高壓環境,成本高昂。NUS團隊的新材料在常壓、相對更高溫區實現超導,為大規模應用奠定基礎。

研究團隊正進一步探索材料的電子占據調控與壓力響應機制,目標合成更高溫區超導體家族,加速超導技術從實驗室走向產業。

結語

從銅基到鎳基,NUS的這一突破不僅刷新了超導科學認知,更讓人類離「室溫超導」夢想更近一步。未來,隨著更多新型材料的湧現,節能技術革命或將加速到來。

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