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3月14日筆者獲悉，電子科技大學物理學院喬梁教授團隊日前在超導新材料研究領域取得突破，該團隊發(fā)現(xiàn)了無限層鎳氧化物超導體(鎳基超導)超導電性的關鍵性元素和奇異電子態(tài)，為鎳基超導領域的發(fā)展開辟了新思路，相關研究成果發(fā)表在《自然》雜志上。

喬梁說，鎳基超導是當前凝聚態(tài)物理的前沿領域，在當前基于銅氧化物的高溫超導(銅基超導)研究陷入瓶頸的情況下，對類銅結構的無限層鎳氧化物超導電性的深入研究，對于揭示高溫超導的本征物理機制和新一代超導技術的發(fā)展具有重要推動作用。

研究過程中，喬梁團隊通過系統(tǒng)深入的研究，利用極高元素敏感性的飛行時間二次離子質譜發(fā)現(xiàn)鎳基超導外延薄膜中存在大量的氫元素，且氫元素自始至終存在于薄膜晶格外延生長和拓撲化學還原的過程。團隊再進一步結合基于量子力學第一性原理的方法，最終確定了氫元素在材料內(nèi)部的原子占據(jù)位置。

“這表明，氫元素就像一只‘看不見的手’，在無限層結構鎳基氧化外延單晶薄膜的制備過程中悄悄地起到改變費米面電子結構的作用，并在鎳基材料超導電性的產(chǎn)生過程中扮演著關鍵性角色。”喬梁說，該研究結果糾正了學界對此類材料電子結構的認識，為理解鎳基超導的物理起源提供了關鍵信息，也為未來深入理解鎳基超導的相關物理和材料性能，提供了準確的物理模型。

(a)鎳基超導中氫元素作用的示意圖;(b)二次離子質譜實驗結果，證明氫的存在;(c)氫元素含量的有效調控。受訪者供圖

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