中新社成都3月2日電(記者 賀劭清)記者2日從電子科技大學(xué)獲悉，該校物理學(xué)院喬梁教授團(tuán)隊(duì)在超導(dǎo)新材料研究領(lǐng)域取得重大突破，發(fā)現(xiàn)了無限層鎳氧化物超導(dǎo)體(鎳基超導(dǎo))超導(dǎo)電性的關(guān)鍵性元素(H)和奇異電子態(tài)(間隙位s軌道)，為鎳基超導(dǎo)領(lǐng)域的發(fā)展開辟了嶄新的思路。研究結(jié)果以《Critical Role of Hydrogen for Superconductivity in Nickelates》為題，在國際著名期刊《自然》(Nature)雜志在線發(fā)表。

據(jù)了解，鎳基超導(dǎo)是當(dāng)前凝聚態(tài)物理的前沿領(lǐng)域，具有重要的科學(xué)意義。在當(dāng)前基于銅氧化物的高溫超導(dǎo)(銅基超導(dǎo))研究陷入瓶頸的情況下，對類銅結(jié)構(gòu)的無限層鎳氧化物超導(dǎo)電性的深入研究，對于揭示高溫超導(dǎo)的本征物理機(jī)制和新一代超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展具有重要推動作用。

自2019年美國斯坦福大學(xué)Hwang教授課題組率先在基于無限層結(jié)構(gòu)的鎳氧化物外延薄膜中發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)電性以來，鎳基超導(dǎo)領(lǐng)域的發(fā)展并不順利。雖然鎳基超導(dǎo)的一些新現(xiàn)象相繼被報(bào)道，但其超導(dǎo)的起源之謎和樣品制備難度大、不同課題組間的重現(xiàn)性差，成為困擾該領(lǐng)域的兩大難題，制約著鎳基超導(dǎo)領(lǐng)域的發(fā)展。

一般來說，物理規(guī)律是客觀存在的。當(dāng)不同科學(xué)家的課題組制備的材料樣品頻繁出現(xiàn)“性能不能重現(xiàn)”的問題時(shí)，可能是因?yàn)椴牧蟽?nèi)部存在著不為人知的“隱變量”，從而“悄悄”改變了制備出的材料的物理性能。喬梁教授團(tuán)隊(duì)通過系統(tǒng)深入的研究，發(fā)現(xiàn)鎳基超導(dǎo)外延薄膜中存在大量的H元素，而且H元素自始至終存在于薄膜晶格外延生長和拓?fù)浠瘜W(xué)還原的過程。

該團(tuán)隊(duì)通過極低溫強(qiáng)磁場輸運(yùn)性質(zhì)研究發(fā)現(xiàn)，之所以全球僅有少數(shù)課題組可以成功制備零電阻超導(dǎo)樣品，而且樣品重復(fù)性差，主要原因就是之前不同課題組的實(shí)驗(yàn)，有可能沒有考慮到H元素的存在對超導(dǎo)的影響，沒有精確控制樣品的H元素含量。

這一研究結(jié)果糾正了學(xué)界對該類材料電子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，為理解鎳基超導(dǎo)的物理起源提供了關(guān)鍵信息，也為未來的深入理解鎳基超導(dǎo)的相關(guān)物理和材料性能，提供了準(zhǔn)確的物理模型。(完)