铜氧化物高温超导体自1986年被发现以来，其超导机理一直是凝聚态物理学中的科学难题之一。为了阐明铜氧化物超导体中电子配对函数的对称性和配对媒介等重要问题，薛其坤院士研究团队提出了利用异质外延薄膜设计界面高温超导体的学术思想，并将其应用于高温超导机理的实验研究：一方面，发展并利用氧化物分子束外延技术制备了无限层结构的铜氧化物单晶薄膜，聚焦于其所呈现出的核心铜氧面的性质测量；另一方面，率先利用范德瓦尔斯堆垛技术制备出了原子级平整、角度精确可控的转角铜氧化物约瑟夫森结，开展了直接判定超导配对波函数相位部分的实验，相关研究进展引起了高温超导领域的广泛关注。
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测到超导电性，但其超导转变温度较低。2023年，中山大学物理学院王猛教授与清华大学物理系张广铭教授等研究团队在超过十万个大气压的高压环境下，实现了镍基材料的液氮温区超导，在国际上引起广泛影响。然而，如何摆脱高压限制、实现常压高温超导，成为全球科学家竞相追逐的目标。
面对这一挑战，三年来，薛其坤-陈卓昱研究团队持续攻关，自主研发了“强氧化原子逐层外延”技术，并将这项技术应用于镍基超导材料的开发中，实现了在原子级平整的衬底上精确排列镍、氧等原子，构建出厚度仅几纳米的超薄膜。特别是，在极强的氧化环境下，通过界面工程，固定住了原本需要极高压环境下才能稳定存在的原子结构，最后成功地获得了常压下镍氧化物的超导电性，且其超导起始转变温度突破40 K。通过精密的电磁输运测量，观测到了零电阻与抗磁性，确认了高温超导电性的存在。目前，研究团队仍在通过界面工程优化材料设计，希望未来在更高的温度（例如液氮温区）发现更多的镍基超导新材料。
以上实验发现表明，镍基材料是继铜基、铁基之后在常压下突破40 K“麦克米兰极限”的第三类高温超导体系，为解决高温超导机理科学难题提供了全新突破口。相关研究成果以“Ambient-pressure superconductivity onset above 40 K in (La,Pr)3Ni2O7 films”为题，于北京时间2月18日在线发表在国际学术期刊Nature上。该研究得到了国家自然科学基金项目、国家重点研发计划“物态调控”重点专项等的资助。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-08755-z
