名叫镍酸盐的化合物能在高于绝对零度的温度、常压环境下零电阻地导电。

一类全新的超导体——镍酸盐——让物理学家万分激动。实验已经显示，这类含有镍的化合物能在相对较高的温度（45K，即–228℃）、常压环境下零电阻地传输电流。

位于中国深圳的南方科技大学的物理学家在镍氧化物晶体薄膜中观察到超导性的主要特征。该薄膜是在实验室里生长而成的。他们的研究工作刊登于2025年2月17日的《自然》杂志上。

“我们非常有希望能最终提高临界温度，让这些材料在应用中发挥更大用处。”香港城市大学的物理学家李丹枫说道。

镍酸盐如今加入了两类陶瓷材料（铜基的铜酸盐和铁基磷族化合物），成为能在室温下、最高达到150K（–123℃）的温度下工作的“非传统超导体”。这个全新的数据能帮助物理学家解释高温超导体的工作原理，并最终设计出能在环境条件下工作的材料。这会让诸如磁共振成像之类的技术从根本上变得更加便宜，更加高效。

非常规超导体是如何在更高的温度下工作的？这在很大程度上依然是个谜团。另一方面，一些金属在更低温度或极端压力下能够零电阻地传输电流，这背后的机制从1957年起就被人类弄懂了。

南方科技大学研究人员精确设计材料性质的能力在尝试利用镍酸盐来揭晓非常规超导性背后的理论时，能派上极大的用场，罗马大学的物理学家莉利亚 · 博埃里（Lilia Boeri）说：“你拥有一个你可以在某种程度上实验性地调节的体系，这个想法相当令人兴奋。”

提高的温度

2019年，李丹枫与同事发现一些细微迹象，暗示含有镍的化合物的表现类似超导体——虽然是在极低的温度下——从那时起，大家对于镍酸盐越来越兴奋。这些材料与铜酸盐的结构相似性令研究者提高了企盼，希望可以诱使镍酸盐在更高的温度下零电阻导电。在2023年，实验显示另一类镍基材料在较高温度下能零电阻导电，不过实验材料处在高压之下。

2024年12月，加州斯坦福大学的科研人员第一次见到了环境气压下镍酸盐出现超导性的迹象。研究人员投入最新研究，发现镍酸盐晶体在临界温度下丧失电阻，驱逐磁场。

镍酸盐在到达临界温度时出现超导性，这个临界温度与铜酸盐的临界温度相比，还相差一大截。南方科技大学的物理学家、本次研究的共同作者陈卓昱说，提高临界温度是“优先事项”。该研究团队在尝试各种不同的方法以改进材料生长的方式和它的精确成分。

他补充说，让镍酸盐在常压下能够超导，就意味着可以更好地探查样本，弄清电子的行为，使用那些在高压下应用时会有挑战性的方法。

全球推动

在过去两年里，超导性已经在全球引起关注，但原因并不总是正确。这个研究领域因为一件科学丑闻而动摇，那时在纽约州罗切斯特大学工作的物理学家兰加 · 迪亚斯（Ranga Dias）宣称在室温下实现超导，名声大噪，后来被揭露学术造假，如今早已撤回论文。另一个被病毒式传播的“大发现”是关于一种被命名为LK-99的材料——也有望成为一种室温超导体——结果被发现研究存在瑕疵。

李丹枫说，这篇最新论文中的证据质量“绝对站得住脚”，其他研究者很可能在不久后复制实验结果。“我见到中国研究者在夜以继日地合成新的材料，企图发现这些体系的新物理学原理。”

陈卓昱补充，全球各地的大型实验室都在重新分配资源来研究镍酸盐。“这些热火朝天的研究活动凸显了研究群体的乐观态度：镍酸盐也许藏有一把能统一各自相异的高温超导性理论的钥匙。”

资料来源 Nature

_________________

本文作者伊丽莎白·吉布尼（Elizabeth Gibney）是《自然》杂志资深记者，主要报道物理学内容