近年来，镍基超导材料“异(yi)军突起”。2019年，美国科学家(jia)首次在(zai)镍基薄(bao)膜中(zhong)观测到超导电性，但其超导温度较低。2023年，我国科学家(jia)在(zai)超过十万个(ge)大气压的高压环境下，实现了镍基材料的液氮温区超导，在(zai)国际上(shang)引起广泛影(ying)响。然(ran)而，如(ru)何摆脱高压限制、实现常压高温超导，成为全球科学家(jia)竞相追逐(zhu)的目标。

针对这一挑战，三年来，由南方(fang)科技大学校长、中(zhong)国科学院院士薛其坤与南方(fang)科技大学陈(chen)卓昱副教授率领的研(yan)究团队持续攻关，自主研(yan)发了“强氧化原子逐(zhu)层外延”技术。

这项(xiang)技术可以在(zai)氧化能力比传统(tong)方(fang)法强上(shang)万倍的条件下，依然(ran)实现原子层的逐(zhu)层生长，并精(jing)确控制化学配比，如(ru)同在(zai)纳米尺度上(shang)“搭(da)原子积木”，构建出结构复杂、热力学亚稳，但晶体质(zhi)量(liang)趋于完美的氧化物薄(bao)膜，这是氧化物薄(bao)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(fang)案(an)，还极大地拓展(zhan)了高温超导等强关联(lian)电子系统(tong)的人(ren)工设计与制备。

极强氧化环境下实现“原子铆钉术”

试验一千(qian)多片样品获常压下超导电性

研(yan)究团队将这项(xiang)技术应(ying)用于镍基超导材料的开发之中(zhong)：在(zai)原子级平滑的基片之上(shang)，精(jing)确排列镍、氧等原子，构建出厚度仅几纳米的超薄(bao)膜。特别是，研(yan)究团队在(zai)极强的氧化环境下，通过界面(mian)工程，实现了“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(zai)的原子结构。

他们试验了一千(qian)多片样品，最(zui)后成功地获得了常压下的超导电性。通过精(jing)密的电磁输运(yun)测量(liang)，观测到了零电阻与抗磁性，确认(ren)了高温超导电性的存在(zai)。此次突破也表明，通过界面(mian)工程优化材料设计，很(hen)有希望在(zai)更(geng)高的温度，例如(ru)液氮温区实现镍基超导。

镍基超导研(yan)究全球竞争(zheng)异(yi)常激烈

南科大团队全部采用国产仪器研(yan)发

镍基超导研(yan)究是当前国际科学界的前沿热点，全球竞争(zheng)异(yi)常激烈。美国斯坦福大学的研(yan)究团队与合作者几乎同时也报告了类似材料体系中(zhong)的常压超导电性。中(zhong)美团队研(yan)究路径独立，实验相互印证。

特别值得一提的是，中(zhong)国团队全部采用国产仪器，发展(zhan)了独特的强氧化能力薄(bao)膜生长技术，成功获得了晶体质(zhi)量(liang)更(geng)高的薄(bao)膜材料，不仅实现了科学上(shang)的突破性发现，更(geng)为我国在(zai)超导乃至量(liang)子材料领域的长期自主发展(zhan)奠定了坚实基础。

重大突破科研(yan)团队高度年轻化

研(yan)究团队平均年龄仅28岁

薛其坤院士作为国家(jia)最(zui)高科学技术奖获得者，近年来始终坚守科研(yan)一线，引领量(liang)子材料的前沿探索。此次发现，正是在(zai)新型有组织科研(yan)的模式下，经过南科大、粤港澳(ao)大湾区量(liang)子科学中(zhong)心、清(qing)华大学三个(ge)单位，大团队异(yi)地协作，坚持不懈科研(yan)攻坚所取得的成果。

值得欣喜的是，实现这一重大突破的科研(yan)团队高度年轻化。团队负责人(ren)陈(chen)卓昱副教授仅35岁，他从小酷爱物理(li)，以广东省高中(zhong)物理(li)竞赛第一名保送(song)清(qing)华大学物理(li)系，后赴美国斯坦福大学深造，一直保持对物理(li)的热忱。陈(chen)卓昱三年前回到家(jia)乡深圳(chou)，任(ren)职南方(fang)科技大学，在(zai)薛其坤院士的领导下，从零开始组建超导机理(li)实验室，开展(zhan)高温超导研(yan)究。这项(xiang)成果正是在(zai)他的直接率领下，主要由博(bo)士后和在(zai)读研(yan)究生组成的平均年龄仅28岁的研(yan)究团队努力攻关而取得的。

本次科研(yan)突破充分展(zhan)示了我国在(zai)高温超导前沿领域的原创竞争(zheng)能力，彰显了跨区域科技创新的协同能力，体现了以90后为代表的年轻科学家(jia)团队在(zai)技术方(fang)法上(shang)的开拓创新能力，凸显了以粤港澳(ao)大湾区为代表的国产自主可控科研(yan)设备对前沿科研(yan)创新的支撑能力。

为破解世纪(ji)科学难题提供关键钥匙

将为多个(ge)领域颠覆性技术奠定基石(shi)

该研(yan)究已引发国际学术界高度关注(zhu)。镍基、铜基与铁基三类高温超导体电子结构相异(yi)，通过三者的对比研(yan)究，可以深入理(li)解高温超导电子配对的核心机制，为破解高温超导机理(li)这一世纪(ji)科学难题提供关键钥匙。

超导机理(li)的突破不仅将深化人(ren)类对量(liang)子物质(zhi)行为的理(li)解，更(geng)将为能源、信息、医疗等领域的颠覆性技术奠定科学基石(shi)，进一步有力推动社会生产力的提升和科技创新发展(zhan)。

粤港澳(ao)大湾区产学研(yan)协同

创新助力关键技术突破

据了解，作为产生此次成果的关键技术“强氧化原子逐(zhu)层外延”，其诞生与粤港澳(ao)大湾区独特的产学研(yan)生态密不可分，体现出大湾区在(zai)科技创新和产学研(yan)深度融合方(fang)面(mian)的独特优势。

科研(yan)团队在(zai)此次攻关过程中(zhong)，深度联(lian)动本地高端装备制造企业，持续探索并不断优化“科研(yan)牵引—联(lian)合开发—迭代升级”的新型校企协同研(yan)发范(fan)式。针对超高真(zhen)空、超强氧化环境、原子级沉积精(jing)度、高度自动化等等严苛的要求，科研(yan)团队组织多家(jia)国产设备制造企业，迅速组建由材料科学家(jia)、精(jing)密机械工程师和自动化控制专家(jia)组成的联(lian)合技术组，在(zai)技术验证和科研(yan)应(ying)用的过程中(zhong)反复迭代，最(zui)终打造出全球首台(tai)兼具超强氧化氛围与原子级沉积精(jing)度的薄(bao)膜外延设备，实现较国际同类设备提升上(shang)万倍的氧化效能。

此外，本地企业通过派(pai)驻技术人(ren)员与高校实验室建立长期合作关系，能够实时掌握设备运(yun)行状态，并在(zai)出现故障时快速完成维修或提供替代方(fang)案(an)，最(zui)大程度支撑科研(yan)工作的高效进行，这种伴(ban)随式、快速响应(ying)式的服务(wu)不仅提升了设备的使用效率，还促进了设备不断迭代升级，达到更(geng)高的运(yun)行水平。

据介绍，在(zai)当前国际科技竞争(zheng)日益激烈、你追我赶(gan)的背景下，粤港澳(ao)大湾区产业链的快速响应(ying)与协同攻关能力，成为此次南科大联(lian)合科研(yan)团队取得突破的重要因素(su)，凸显出大湾区“基础研(yan)究—技术攻关—产业支撑”的创新闭环优势。

采写：南都记者 伍曼娜

摄影(ying)：南都记者 冷锋