我国科研团队取得高温超导研究重大突破

由薛其坤院士领导的南方科技大学、粤港澳大湾区量子科学中心与清华大学联合研究团队，在常压下镍氧化物的高温超导电性方面取得了重大突破，为解决高温超导机理的科学难题提供了新的研究方向。该研究成果发表在《自然》杂志上。

超导现象自1911年被发现以来，一直是国际科学界的重要研究方向之一。科学家们一直在寻找能够突破40开尔文（K）“麦克米兰极限”的更高温度的超导材料。这种材料被广泛认为具有颠覆性的技术前景，因为电流通过时不会产生能量损耗，类似于电力高速公路上的“零能耗跑车”。

薛其坤院士与南方科技大学物理系副教授陈卓昱率领的研究团队通过持续攻关，自主研发出“强氧化原子逐层外延”技术。该技术能够在氧化能力比传统方法强上万倍的条件下，实现原子层的精确逐层生长，并精准控制化学配比。研究团队通过这种在纳米尺度“搭原子积木”的方式，成功构建出结构复杂、热力学亚稳、但晶体质量趋于完美的氧化物薄膜。

研究团队将该技术应用于镍基超导材料的开发后，在原子级平滑的基片之上，精确排列镍、氧等原子，构建出厚度仅几纳米的超薄膜。团队还在极强氧化环境下，通过界面工程，实现“原子铆钉术”，固定住了原本需要极高压环境下才能稳定存在的原子结构。

薛其坤院士介绍，这是氧化物薄膜外延生长技术的一次重大跨越，不仅为包括宽禁带半导体等各类氧化物的缺氧难题提供了解决方案，还拓展了高温超导等强关联电子系统的人工设计与制备。

该研究成果在常压环境下实现了镍氧化物材料的高温超导电性，使镍基材料成为继铜基、铁基之后，第三类在常压下突破40开尔文（K）“麦克米兰极限”的高温超导材料体系。这一发现为未来高温超导材料的研究和应用提供了新的思路和方法。

超导现状

高温超导材料具有零电阻、完全抗磁性等特性，传统超导材料通常需要在极低温度下才能实现零电阻的超导状态，而高温超导材料能够在相对较高的温度下实现超导，具有巨大的应用潜力。此次发现的镍氧化物高温超导电性，是在常压条件下实现的，这与以往需要高压环境的高温超导材料相比，具有更高的实际应用价值。

超导材料被广泛认为具有颠覆性的技术前景，是全球高科技竞争的焦点之一。超导技术的应用范围极为广泛，包括：超导量子计算、超导磁悬浮列车、热核聚变、大型加速器、大功率输电、心脑磁图诊疗等多个前沿方向。

其中，可控核聚变是核心应用方向之一。超导磁体是托卡马克装置（如“人造太阳”EAST）的关键组件，用于约束高温等离子体。高温超导材料可提升磁场强度与稳定性，降低能耗，推动核聚变从实验向工程化迈进。此前，我国已实现1亿摄氏度1000秒等离子体运行，若高温超导材料实现产业化，将加速聚变堆小型化和商业化进程。

近年来，高温超导材料的研究取得了显著进展，2023 年中国科学家发现液氮温区镍氧化物超导体，2024 年美国研究团队制备出高性能稀土钡铜氧化物超导线材。随着这些新材料的研发成功及其逐步产业化，不仅促进了基础科学研究的发展，也为工业界带来了革新动力。

展望后市，全球超导产品市场规模在2022年为68亿欧元，预计到2027年将增至192亿欧元；国内方面，2023年中国超导材料市场规模为49.8亿元，机构预计2024年市场规模将达到65.8亿元，2025年达到92亿元。落脚到A股市场，目前已有20余家上市公司布局超导产业，关注布局超导材料领先的上市公司。