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近日，國際期刊《科學(xué)》在線發(fā)表了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)與南方科技大學(xué)協(xié)同創(chuàng)新的重磅成果——首次在鎳氧化物高溫超導(dǎo)薄膜中直接觀測到無節(jié)點(diǎn)超導(dǎo)能隙，并發(fā)現(xiàn)電子—玻色子耦合現(xiàn)象。這一突破為研究高溫超導(dǎo)機(jī)理這一凝聚態(tài)物理“世紀(jì)難題”提供了關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)證據(jù)，也標(biāo)志著我國在基礎(chǔ)科研領(lǐng)域的系統(tǒng)性攻關(guān)格局正在形成。

高溫超導(dǎo)機(jī)理研究被譽(yù)為凝聚態(tài)物理的“圣杯”。自1986年銅基高溫超導(dǎo)發(fā)現(xiàn)以來，其背后的物理機(jī)制始終懸而未決。近年來，我國科研團(tuán)隊(duì)在高溫超導(dǎo)研究領(lǐng)域取得連環(huán)突破，不僅為理解超導(dǎo)本質(zhì)提供了全新視角，更展示了我國科研力量跨地域、跨代際協(xié)同攻關(guān)的獨(dú)特優(yōu)勢。

從材料到機(jī)制，突破需一步步積累

近年來，南方科技大學(xué)薛其坤—陳卓昱團(tuán)隊(duì)連續(xù)攻堅(jiān)，取得了一系列重要成果：2024年首先發(fā)展“強(qiáng)氧化原子逐層外延”技術(shù)，攻克了復(fù)雜氧化物原子級制備難題；2025年，在鎳氧化物薄膜中實(shí)現(xiàn)了常壓高溫超導(dǎo)；2026年，將雙層鎳氧化物薄膜在常壓下的超導(dǎo)起始轉(zhuǎn)變溫度提升至60K（1K相當(dāng)于-272.15℃）以上，后續(xù)還構(gòu)筑了系列高溫超導(dǎo)人工超結(jié)構(gòu)。

薛其坤坦言：“基礎(chǔ)研究的突破是一步步積累起來的。從材料發(fā)現(xiàn)，制備優(yōu)化、性能提升到機(jī)理研究，每一步都要事先做好布局?！?/p>

事實(shí)上，沒有材料制備技術(shù)的突破，就無法獲得高質(zhì)量樣品；沒有高質(zhì)量樣品，就無法進(jìn)行精準(zhǔn)的物理測量；沒有精準(zhǔn)測量，就無法揭示機(jī)制。

“基礎(chǔ)研究需要戰(zhàn)略耐心，更需要頂層設(shè)計(jì)?！毖ζ淅け硎?，在這個(gè)重點(diǎn)方向的連續(xù)突破，表明國家基礎(chǔ)研究能力和水平正在發(fā)生重要的系統(tǒng)性變化。

從深圳到合肥，集中力量能辦大事

為了克服超導(dǎo)薄膜在室溫真空中極易失氧而失去超導(dǎo)性的技術(shù)“卡點(diǎn)”，兩校團(tuán)隊(duì)打破壁壘、不分彼此。

“這確實(shí)是一次‘硬仗’?！蹦戏娇萍即髮W(xué)副教授陳卓昱介紹，“鎳基超導(dǎo)薄膜在室溫真空中極易失氧，一旦失氧就會(huì)失去超導(dǎo)性?！?/p>

為了將樣品從深圳安全運(yùn)送到1200公里外的合肥，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)與南方科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合研發(fā)出超高真空低溫淬火與樣品傳輸新技術(shù)，確保樣品在運(yùn)輸全程處于“真空+低溫”的穩(wěn)定狀態(tài)。

“這不僅是技術(shù)上的突破，更是團(tuán)隊(duì)協(xié)作的體現(xiàn)。”陳卓昱介紹，在此過程中，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)利用世界領(lǐng)先的激光角分辨光電子能譜進(jìn)行高精度測量，還結(jié)合上海同步輻射光源進(jìn)行補(bǔ)充驗(yàn)證。

在陳卓昱看來，這種跨越深圳、合肥、上海三地的大協(xié)作，將最頂尖的材料制備、設(shè)備研發(fā)與大科學(xué)裝置完美結(jié)合，正是新型舉國體制在基礎(chǔ)研究中的生動(dòng)實(shí)踐?！斑@證明：集中力量辦大事，不僅能辦成‘工程型’大事，也能辦成‘科學(xué)型’大事?！标愖筷耪f。

從院士到青年，三代協(xié)作攻克世界難題

攻克世界級難題，既需要掌舵者的宏大視野，也需要沖鋒者的無畏銳氣。此次攻關(guān)，“老中青”傳幫帶起到了十分重要的作用。

記者了解到，在此次科研過程中，國家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲得者薛其坤院士立足國家戰(zhàn)略，統(tǒng)籌全局，發(fā)揮帥才的定盤星作用，讓科研力量攥指成拳；中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授何俊峰與陳卓昱作為中堅(jiān)力量，承上啟下，精準(zhǔn)把控技術(shù)路線，充分發(fā)揮沖鋒作用；中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)沈建昌與南方科技大學(xué)周廣迪等青年研究人員，主導(dǎo)了本次實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵突破。

“這次實(shí)驗(yàn)?zāi)茏龀?，離不開整個(gè)團(tuán)隊(duì)的配合。”周廣迪說，“薛老師從全局上把方向，何老師、陳老師確定技術(shù)路線，具體的材料制備、測量和數(shù)據(jù)分析交給我們年輕人來做?！崩媳贫妗⒅袌?jiān)破冰、新銳沖鋒，梯隊(duì)式協(xié)同是無往不勝的法寶。

周廣迪認(rèn)為，能在這樣一支隊(duì)伍里參與重大攻關(guān)，對青年研究人員來說本身就是最好的鍛煉?！扒拜呍敢鈳贻p人，肯放手讓年輕人上，我們才有機(jī)會(huì)真正成長起來。”周廣迪說。

從材料到機(jī)制，從深圳到合肥，從院士到青年，這場連環(huán)突破亦揭示了基礎(chǔ)研究的一條可行路徑：以系統(tǒng)布局代替單點(diǎn)沖刺，以協(xié)同作戰(zhàn)代替各自為戰(zhàn)。鎳基超導(dǎo)機(jī)理的關(guān)鍵證據(jù)，正是我國科研“舉國體制”與“人才梯隊(duì)”雙重優(yōu)勢的集中體現(xiàn)。未來，這樣的攻關(guān)模式，必將在更多前沿領(lǐng)域開花結(jié)果。