高溫超導(dǎo)材料憑借其零電阻和完全抗磁性的獨(dú)特性質(zhì)，在能源、信息、醫(yī)療、交通等眾多領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。然而，高溫超導(dǎo)的內(nèi)在機(jī)理至今仍是科學(xué)界尚未攻克的難題，被國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》列為“人類(lèi)125個(gè)未解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題”之一。在眾多高溫超導(dǎo)體系中，鎳基氧化物作為近年來(lái)新興的研究方向，面臨著兩大亟待突破的挑戰(zhàn)。

一方面，鎳基氧化物的體塊單晶制備高度依賴(lài)高壓環(huán)境，傳統(tǒng)“高壓浮區(qū)法”需要10 - 15個(gè)大氣壓的氧壓。而且，這種方法制備出的單晶常常存在化學(xué)組分不均勻、氧空位以及單層 - 三層雜化Ruddlesden - Popper相共存等問(wèn)題，嚴(yán)重影響單晶質(zhì)量。另一方面，鎳基超導(dǎo)體的最高超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度（Tc）僅為83K，與銅基超導(dǎo)體的164K相比差距明顯，這極大地限制了鎳基超導(dǎo)體的實(shí)際應(yīng)用和進(jìn)一步研究。

針對(duì)這些難題，一支科研團(tuán)隊(duì)取得了重大突破。該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了常壓助熔劑法，以K?CO?作為助熔劑，在常壓條件下成功生長(zhǎng)出一系列雙層鎳氧化物單晶。經(jīng)過(guò)詳細(xì)測(cè)試，這些單晶不僅成分均勻性良好，而且晶體質(zhì)量極高。這一成果成功解決了鎳基超導(dǎo)高質(zhì)量單晶制備的“卡脖子”問(wèn)題，為深入探究高溫超導(dǎo)機(jī)理提供了優(yōu)質(zhì)的材料平臺(tái)。

在提升超導(dǎo)溫度方面，團(tuán)隊(duì)同樣成果斐然。他們發(fā)現(xiàn)La?SmNi?O?單晶在21.6GPa的壓力下，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度Tc高達(dá)92K，零電阻溫度達(dá)到73K，超導(dǎo)體積分?jǐn)?shù)超過(guò)60%。這一發(fā)現(xiàn)明確證實(shí)該材料為體超導(dǎo)，同時(shí)打破了此前鎳基超導(dǎo)的溫度紀(jì)錄。進(jìn)一步研究還發(fā)現(xiàn)，該材料在單斜、四方兩種不同結(jié)構(gòu)下均能實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)，為解決鎳基高溫超導(dǎo)機(jī)理問(wèn)題提供了重要的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

團(tuán)隊(duì)在深入分析結(jié)構(gòu)與物性關(guān)系時(shí)，首次發(fā)現(xiàn)了一個(gè)關(guān)鍵規(guī)律：在常壓條件下，面內(nèi)晶格畸變?chǔ)?= (a - b)/(a + b)與高壓下的最高Tc呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系，即晶格畸變程度越大，超導(dǎo)溫度就越高。基于這一規(guī)律，團(tuán)隊(duì)對(duì)La?.??Sm?.??Ni?O? - δ單晶進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其在高壓下Tc高達(dá)96K（約 - 177℃），創(chuàng)造了全球鎳基超導(dǎo)溫度的最高紀(jì)錄。

這項(xiàng)成果具有極高的核心價(jià)值。團(tuán)隊(duì)提出的“常壓助熔劑法”擺脫了對(duì)高壓環(huán)境的依賴(lài)，為單晶制備提供了一種低成本、易于推廣的方案；“晶格畸變 - Tc”規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，為設(shè)計(jì)與合成更高Tc的鎳基高溫超導(dǎo)材料提供了有效的解決思路。團(tuán)隊(duì)還進(jìn)一步預(yù)測(cè)，晶格畸變更大的La?.??Nd?.??Ni?O? - δ單晶在高壓下最高Tc有望突破100K。

該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家高層次青年人才計(jì)劃、山東省泰山學(xué)者計(jì)劃、山東大學(xué)晶體材料全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、上海市極端環(huán)境新材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)等多方面的支持。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，使用了綜合極端條件實(shí)驗(yàn)裝置的高場(chǎng)核磁共振實(shí)驗(yàn)站、上海光源的BL17UM線(xiàn)站以及Spring - 8的BL10XU線(xiàn)站。