近年来，镍基超导材料“异军突起”。2019年，美国科学家首次在镍基薄膜中观(guan)测到(dao)超导电性，但其超导温度较低。2023年，我国科学家在超过(guo)十万个大气压(ya)的高压(ya)环境下，实现了镍基材料的液氮温区超导，在国际(ji)上引起广泛影响。然而，如何摆脱高压(ya)限制、实现常压(ya)高温超导，成为(wei)全球科学家竞相追逐的目标。

针对(dui)这一挑战，三年来，由南方科技大学校长、中国科学院(yuan)院(yuan)士薛其坤与南方科技大学陈卓(zhuo)昱副教授(shou)率领(ling)的研究团队持续攻关，自主研发了“强氧化原(yuan)子(zi)逐层外延”技术。

这项技术可以在氧化能力比传统方法强上万倍的条件下，依然实现原(yuan)子(zi)层的逐层生长，并精确(que)控制化学配比，如同(tong)在纳米尺度上“搭原(yuan)子(zi)积木”，构建(jian)出结构复杂、热力学亚稳，但晶体质(zhi)量趋于(yu)完美的氧化物薄膜，这是氧化物薄膜外延生长技术的一次重大跨越，不仅为(wei)包括宽禁带半导体等各类氧化物的缺氧难题提供了解(jie)决方案，还极大地拓展了高温超导等强关联电子(zi)系统的人工设计与制备(bei)。

极强氧化环境下实现“原(yuan)子(zi)铆钉术”

试验一千(qian)多片样品获常压(ya)下超导电性

研究团队将这项技术应(ying)用于(yu)镍基超导材料的开发之中：在原(yuan)子(zi)级(ji)平滑的基片之上，精确(que)排列镍、氧等原(yuan)子(zi)，构建(jian)出厚(hou)度仅几(ji)纳米的超薄膜。特别是，研究团队在极强的氧化环境下，通过(guo)界面工程(cheng)，实现了“原(yuan)子(zi)铆钉术”，固(gu)定住了原(yuan)本需要极高压(ya)环境下才能稳定存在的原(yuan)子(zi)结构。

他们试验了一千(qian)多片样品，最后成功地获得(de)了常压(ya)下的超导电性。通过(guo)精密的电磁输运测量，观(guan)测到(dao)了零电阻与抗磁性，确(que)认了高温超导电性的存在。此次突破(po)也表明，通过(guo)界面工程(cheng)优化材料设计，很(hen)有(you)希望在更高的温度，例如液氮温区实现镍基超导。

镍基超导研究全球竞争异常激烈

南科大团队全部采用国产仪器研发

镍基超导研究是当前国际(ji)科学界的前沿热点，全球竞争异常激烈。美国斯坦福大学的研究团队与合作者(zhe)几(ji)乎同(tong)时也报告了类似材料体系中的常压(ya)超导电性。中美团队研究路径独立，实验相互印证。

特别值(zhi)得(de)一提的是，中国团队全部采用国产仪器，发展了独特的强氧化能力薄膜生长技术，成功获得(de)了晶体质(zhi)量更高的薄膜材料，不仅实现了科学上的突破(po)性发现，更为(wei)我国在超导乃至(zhi)量子(zi)材料领(ling)域的长期自主发展奠(dian)定了坚实基础。

重大突破(po)科研团队高度年轻化

研究团队平均年龄仅28岁

薛其坤院(yuan)士作为(wei)国家最高科学技术奖获得(de)者(zhe)，近年来始终坚守科研一线，引领(ling)量子(zi)材料的前沿探索。此次发现，正是在新型有(you)组织(zhi)科研的模式下，经(jing)过(guo)南科大、粤港澳大湾区量子(zi)科学中心、清华(hua)大学三个单(dan)位，大团队异地协(xie)作，坚持不懈科研攻坚所取得(de)的成果。

值(zhi)得(de)欣喜的是，实现这一重大突破(po)的科研团队高度年轻化。团队负责人陈卓(zhuo)昱副教授(shou)仅35岁，他从小酷爱物理，以广东省高中物理竞赛第一名保送清华(hua)大学物理系，后赴美国斯坦福大学深造，一直保持对(dui)物理的热忱(chen)。陈卓(zhuo)昱三年前回(hui)到(dao)家乡(xiang)深圳，任职南方科技大学，在薛其坤院(yuan)士的领(ling)导下，从零开始组建(jian)超导机(ji)理实验室，开展高温超导研究。这项成果正是在他的直接率领(ling)下，主要由博士后和在读研究生组成的平均年龄仅28岁的研究团队努力攻关而取得(de)的。

本次科研突破(po)充(chong)分展示了我国在高温超导前沿领(ling)域的原(yuan)创竞争能力，彰显了跨区域科技创新的协(xie)同(tong)能力，体现了以90后为(wei)代表的年轻科学家团队在技术方法上的开拓创新能力，凸显了以粤港澳大湾区为(wei)代表的国产自主可控科研设备(bei)对(dui)前沿科研创新的支(zhi)撑能力。

为(wei)破(po)解(jie)世(shi)纪科学难题提供关键(jian)钥匙

将为(wei)多个领(ling)域颠覆性技术奠(dian)定基石

该研究已引发国际(ji)学术界高度关注。镍基、铜基与铁基三类高温超导体电子(zi)结构相异，通过(guo)三者(zhe)的对(dui)比研究，可以深入理解(jie)高温超导电子(zi)配对(dui)的核心机(ji)制，为(wei)破(po)解(jie)高温超导机(ji)理这一世(shi)纪科学难题提供关键(jian)钥匙。

超导机(ji)理的突破(po)不仅将深化人类对(dui)量子(zi)物质(zhi)行为(wei)的理解(jie)，更将为(wei)能源(yuan)、信(xin)息、医疗等领(ling)域的颠覆性技术奠(dian)定科学基石，进一步有(you)力推动(dong)社会生产力的提升和科技创新发展。

粤港澳大湾区产学研协(xie)同(tong)

创新助力关键(jian)技术突破(po)

据了解(jie)，作为(wei)产生此次成果的关键(jian)技术“强氧化原(yuan)子(zi)逐层外延”，其诞生与粤港澳大湾区独特的产学研生态密不可分，体现出大湾区在科技创新和产学研深度融合方面的独特优势。

科研团队在此次攻关过(guo)程(cheng)中，深度联动(dong)本地高端装备(bei)制造企业，持续探索并不断优化“科研牵引—联合开发—迭代升级(ji)”的新型校企协(xie)同(tong)研发范式。针对(dui)超高真空、超强氧化环境、原(yuan)子(zi)级(ji)沉积精度、高度自动(dong)化等等严苛(ke)的要求，科研团队组织(zhi)多家国产设备(bei)制造企业，迅速(su)组建(jian)由材料科学家、精密机(ji)械工程(cheng)师和自动(dong)化控制专家组成的联合技术组，在技术验证和科研应(ying)用的过(guo)程(cheng)中反(fan)复迭代，最终打造出全球首台兼具超强氧化氛围与原(yuan)子(zi)级(ji)沉积精度的薄膜外延设备(bei)，实现较国际(ji)同(tong)类设备(bei)提升上万倍的氧化效能。

此外，本地企业通过(guo)派驻技术人员与高校实验室建(jian)立长期合作关系，能够实时掌(zhang)握设备(bei)运行状态，并在出现故障时快速(su)完成维修或提供替代方案，最大程(cheng)度支(zhi)撑科研工作的高效进行，这种伴随式、快速(su)响应(ying)式的服务不仅提升了设备(bei)的使用效率，还促进了设备(bei)不断迭代升级(ji)，达到(dao)更高的运行水平。

据介绍，在当前国际(ji)科技竞争日益激烈、你追我赶的背景下，粤港澳大湾区产业链的快速(su)响应(ying)与协(xie)同(tong)攻关能力，成为(wei)此次南科大联合科研团队取得(de)突破(po)的重要因素，凸显出大湾区“基础研究—技术攻关—产业支(zhi)撑”的创新闭环优势。

采写：南都记者(zhe) 伍曼娜

摄(she)影：南都记者(zhe) 冷锋