听说镍基高温超导体又有新成员了，而中国科学家在这一领域的贡献尤为突出。
就在2025年2月，薛其坤院士领衔的团队采用
自主研发的“强氧化原子逐层外延”技术
，成功解决了氧化物薄膜制备中不可避免的氧空位问题，通过原子级逐层控制合成了高质量的(La,Pr)
3
Ni
2
O
7
外延薄膜，并同时观测到了零电阻与完全抗磁性两项超导体的标志性特性。
咦，La、Pr、Ni好熟悉的几个元素，好像在物理所
之前的推送
上看过啊。
值得一提的是，在2024年，物理所程金光研究员便在La
2
PrNi
2
O
7
块体样品中，通过
高压实验实现了超导电性，其起始转变温度达到82.5K，超导屏蔽体积分数高达97%，大大提高了样品中超导相的比例
。
而更早的探索则可追溯至2023年，中山大学王猛教授团队
首次在14GPa高压下发现了La
3
Ni
2
O
7
单晶约80K的超导电性
，但是未掺杂Pr的La
3
Ni
2
O
7
生长窗口较窄，易产生氧空位和其他杂相，从而影响对超导机理的深入研究。
（悄悄透露，这三项重大研究背后，都凝聚着物理所人的智慧和汗水。薛其坤院士出自物理所表面室，王猛教授则毕业于物理所超导室，他们的杰出成就充分彰显了
物理所在超导领域的深厚底蕴与卓越创新精神
！）
回想起2024年在海南举行的中国物理学会秋季学术会议，关于镍基超导的报告时间占了足足1/4的比例，可见近几年来镍基超导领域研究的激烈程度。
今天让我们重温一下镍基超导一路以来的辉煌时刻，小编虽然水平有限，但必定知无不论，论无不细。如有描述不当之处，欢迎读者批评指正~
想象一下，你正在给手机充电，结果发现——插头那头发电厂的电直接100%传输到手机上，中间的电线完全没有能量损耗！听起来像科幻小说？
1911年，荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯（H. K. Onnes）做了一个疯狂的实验：
他把金属汞冷却到4.2K，然后发现汞的电阻突然变成了零！
电流可以在里面流动永远不衰减，就像“永动机”一样（当然，现实中还是会有别的损耗）。这个现象叫做超导电性，Onnes 也因为这个发现拿到了 1913 年的诺贝尔物理学奖。
1933年，德国物理学家迈斯纳（W. Meissner）和奥克森菲尔德（R. Ochsenfeld）发现：
超导体能排斥磁场，磁力线根本进不去！
。” 这叫迈斯纳效应，也是超导体和普通金属的本质区别之一。
话说这玩意到底有啥用啊？这时候就要打开脑洞了。“没吃过猪肉，还没见过猪跑吗？”不理解但咱得会用。
1962年，约瑟夫森（B. Josephson）预言，
如果用一层超薄的绝缘体把两个超导体隔开，电子竟然能成对地“穿墙”，不外加电压就有超导电流产生
——这叫约瑟夫森效应。它的一个超牛的应用是
超导量子干涉仪（SQUID）
，可以测量到极其微弱的磁场，比地球磁场的十亿分之一还要灵敏！
超导现象发现之后，物理学家们挠破了脑袋也没想明白——为什么金属冷到一定温度后，电阻突然变成零？早期的解释包括
二流体模型（认为超导体里有两种流体，一个是正常电子组成的流体，一个是超导电子组成的流体）和伦敦方程（描述了超导体如何排斥磁场）
，但这些理论只是“现象级”的解释，无法触及超导的根本机制。
直到 1957 年，三位物理学家巴丁（J. Bardeen）、库珀（L. Cooper）和施里弗（J. Schrieffer） 提出了划时代的BCS 理论。他们的核心观点是：
在正常金属里，电子是带负电的，按理说它们应该互相排斥。但在某些低温金属里，电子竟然可以成对运动，这种电子配对被称为库珀对（Cooper pair）。
这是怎么做到的？
在晶格中移动的电子会吸引邻近格点上的阳离子，导致晶格出现局部畸变，即当这个电子离开时，由于库仑相互作用，晶格上的阳离子会出现一个弛豫过程，从而形成一个局域的高正电荷区。这个局域的高正电荷区会吸引其他自由电子，从而和原来的电子以一定
的结合能相结合配对。
考虑体系的能量时，可以 发 现 只 有
自 旋 和 动 量 相 反 的 电 子
互 相 配 对时，体系的能量才最低，因此 BCS 理论中库珀对是由费米面附近自旋和动量相反的电子配对形成的。
BCS 理论不仅成功解释了为什么超导体有零电阻，还成功预测了临界温度（Tc） 的数学表达式、迈斯纳效应的起源、超导能隙（电子必须吸收一定能量才能打破库珀对，使超导消失）。
但BCS理论预测的临界温度表达式（如下）无法解释铜氧化物高温超导体100K以上的临界温度。
超导材料的研究就像一场马拉松，科学家们不断寻找更高温度下也能超导的材料。
从1911年金属汞的发现，到如今探索室温超导，我们可以将其发展脉络总结为几个关键阶段：
1911年，荷兰物理学家H.K. Onnes 发现金属汞在 4.2K 时变成超导体，电阻降为零。
1933年，德国科学家 W. Meissner 和 R. Ochsenfeld 发现了超导体的完全抗磁性（迈斯纳效应）。
1957年，BCS 理论建立，解释了低温超导的微观机理，即电子通过晶格振动形成库珀对，实现零电阻流动。
1974年，Nb
3
Ge 材料的超导临界温度（Tc）达到 23.2K，但仍然远低于液氮温区（77K），限制了应用。
1986年，德国物理学家 J.G. Bednorz 和 K.A. Müller 发现 La
2-x
Ba
x
CuO
4
具有 35K 的超导性，开启铜氧化物高温超导研究的新纪元。
1987年，中国科学家赵忠贤团队和美国吴茂昆、朱经武团队独立制备出 YBa
2
Cu
3
O
7
₋δ
（YBCO），其 Tc 超过90K，突破液氮温区，使超导技术更具实际应用价值。
1993年，HgBa
2
Ca
2
Cu
3
O
8₊δ
（汞基铜氧化物）在常压下实现 135K 超导，在高压下可达164K，成为铜氧化物超导的最高纪录。
2001年，日本科学家发现 MgB
2
（镁硼化物）在 39K 发生超导，为非铜氧化物超导体的研究提供了新方向。
2008年，日本 H. Hosono 发现铁基化合物 LaFeAsO
1-x
F
x
具有 26K 的超导性，引发新一轮超导研究浪潮。
中国科学家通过掺杂 Sm、Nd、Ce 等元素，将铁基超导体的 Tc 提高到 50K 以上，突破了 BCS 理论预测的超导温度极限（麦克米兰极限）。
2012年，单层 FeSe 薄膜在 SrTiO
3
基底上超导温度达到 65K 以上，远超块体 FeSe，显示出薄膜界面工程的重要性。
2015年，H
3
S（硫化氢）在 150GPa（百万大气压）高压下超导温度达到 203K，首次突破 200K 大关。
2019年，LaH
10
（镧氢化物）在 170GPa 高压下，Tc 达到 260K，接近室温。
超导研究的历史长河中，每次新型高温超导体的发现都有中国科学家的奋斗身影，当我们这些零零后们试图挤进超导研究大军的时候却发现老一辈们的研究已经打造成了一个极其辉煌的“宫殿”。
可是镍基超导的出现似乎给予我们新的机会与挑战去一窥超导背后的深刻内涵，宫殿里无尽的知识财富和经验积累都由我们尽情汲取，试图找到那一块块零散的拼图构建起整个超导的图像。
至此，故事讲到了这里，时间也该来到了2019年。
自1986年铜氧化物超导体的发现以来，其高达液氮温区以上的超导临界温度（Tc）和非常规配对机制一直吸引着科学家的广泛关注。
铜基超导体的母体通常是强关联电子体系，具有准二维层状结构，其中
Cu
2+
（3d
9
）电子态
被认为在超导性中起关键作用。
