我国研究团队首次在镍氧化物高温超导薄膜中直接观测到无节点超导能隙，并发现电子—玻色子耦合现象。2026年5月21日，由南方科技大学薛其坤院士、中国科学技术大学何俊峰教授、南方科技大学陈卓昱副教授共同领衔的联合研究团队，在国际顶级学术期刊《科学》（Science）上发表了这一重要研究成果。

　　这项研究首次在Ruddlesden-Popper相双层镍氧化物高温超导薄膜中取得了两项关键实验证据，为破解高温超导机理这一凝聚态物理的“世纪难题”迈出了决定性的一步：

　　超导能隙的对称性是理解超导本质的核心。如果把电子配对比作跳双人舞，传统超导体跳的是“圆舞曲”（s波对称性，能隙处处不为零），而铜基高温超导体跳的是“探戈”（d波对称性，特定方向上能隙归零，即存在节点）。

　　此次研究发现，镍基高温超导薄膜的超导能隙在整个动量空间中均没有节点，更符合s波（或s±波）对称性。这意味着，同为高温超导，镍基与铜基的配对机制并非完全一脉相承。

　　电子本身带负电、彼此相斥，要让它们克服斥力结伴形成超导，理论上需要某种媒介（如玻色子）充当“中间人”牵线搭桥。研究团队在费米能级以下约70 meV处捕捉到了一个典型的“能带扭折”谱学信号，这正是电子与某种玻色子发生耦合相互作用留下的“指纹”。这一发现证实了镍基高温超导中存在电子-玻色子耦合，提示其电子配对很可能是由某种媒介促成的。

　　这项突破也是我国基础科研领域“集中力量办大事”的生动实践。为了克服镍基超导薄膜在室温真空中极易失氧而失去超导性的技术难题，深圳（南方科技大学）与合肥（中国科学技术大学）两地团队打破壁垒，联合研发了基于液氮的超高真空低温淬火与样品传输新技术，成功实现了样品跨越1200公里的“超高真空全冷链”无损传输。随后，团队利用中国科大自主研制的高分辨率激光角分辨光电子能谱，并结合上海同步辐射光源，最终完成了高精度的电子结构测量。

　　下一步，确认充当配对媒介的玻色子究竟是什么，或将成为最终阐明高温超导物理机制的关键所在。

　　这项发现之所以被物理学界视为里程碑，是因为它相当于在破解高温超导机理的“黑箱”上，成功凿开了一个关键的透光孔。我们可以从它带来的核心意义，以及通往最终答案仍需跨越的关卡两个维度来梳理：

　　长期以来，物理学界对高温超导的理解很大程度上被铜基超导体（d波配对）的框架所束缚。此次证实镍基超导是“无节点”（s波或s±波）配对，直接证明了高温超导现象并非只有铜基这一条路径。这意味着，自然界中存在不止一种产生高温超导的“配方”，镍基超导是一个全新的、独立的物理体系。

　　高温超导最大的谜题在于：电子之间明明互相排斥，究竟是什么力量让它们克服斥力，结成“库珀对”从而产生零电阻？此前这只是理论猜想，而此次直接观测到“电子-玻色子耦合”的谱学指纹，等于在犯罪现场找到了确凿的物证。它证实了镍基超导中确实存在一个充当“中间人”的玻色子，正在为电子配对牵线. 为理论物理学家提供了精准的“靶心”

　　过去，关于高温超导的微观理论模型多达数十种，且大多缺乏直接的实验约束。现在，实验数据明确给出了“无节点能隙”和“70 meV处的玻色子耦合”这两个硬性指标。任何试图解释镍基高温超导的理论模型，都必须能同时满足这两个条件，否则就会被证球盟会网页入口伪。这极大地缩小了理论探索的范围。

　　尽管取得了决定性突破，但要想最终完全阐明机理并实现室温超导的广泛应用，科研团队仍需跨越以下几道难关：

　　目前只知道有一个玻色子在起作用，但它究竟是什么？是晶格振动（声子）、自旋涨落（磁激发），还是轨道涨落？确定这个媒介的具体物理本质，是构建完整微观理论最关键的一步。

　　知道了媒介是谁，还需要用数学语言精确描述它是如何促成电子配对的，以及这种配对是如何在较高温度下依然保持稳定的。这需要理论物理学家基于新的实验证据，构建出能够自洽解释所有现象的微观理论。

　　镍基和铜基虽然配对对称性不同，但它们同为过渡金属氧化物，且相图结构惊人相似。下一步需要对比研究两者，寻找它们背后的共性。如果能提炼出超越具体材料的“普适高温超导机制”，那将是物理学大一统式的终极突破。

　　目前的镍基超导薄膜仍需在极低温下才能工作。在理清机理的基础上，如何通过化学掺杂、应变工程等手段，进一步提高其超导转变温度（Tc），并最终将其制备成可承载大电流的宏观线材，是连接基础科学与未来能源应用的最后一道鸿沟。

　　目前电网传输中约有5%到10%的电能以热能形式白白损耗。如果室温超导电缆得以普及，人类将构建起真正的“零损耗”全球能源互联网。届时，撒哈拉沙漠的太阳能、北极的风电可以毫无损耗地输送到地球另一端，彻底解决能源分布不均和浪费问题。

　　• 超高速磁悬浮列车：高温超导磁悬浮不仅能耗极低，而且具备天然的自稳定特性。未来时速600公里甚至1000公里的真空管道磁悬浮列车将成为城际交通的标配。

　　• 全电动力航空：目前的电动飞机受限于电池和电机的重量。超导电机能以极小的体积和重量爆发出巨大的功率，这将催生真正意义上的大型全电动甚至氢能电动客机，彻底告别航空煤油时代。

　　现在的核磁共振（MRI）设备庞大且昂贵，核心原因在于需要消耗大量液氦来冷却超导磁体。一旦高温超导实现，MRI设备将不再依赖极低温冷却系统，体积可缩小到普通CT机大小，成本大幅降低。这意味着高精度的核磁共振检查将像拍X光片一样普及到社区医院。

　　• 量子计算机：超导量子比特是目前最有希望实现通用量子计算的路线之一。搞懂机理并提升超导性能，将大幅提高量子比特的相干时间，加速量子计算机从实验室走向实用化，从而在药物研发、材料设计等领域带来算力爆炸。

　　• 6G/7G通信：超导滤波器能极大降低通信基站的信号噪声和能耗，为未来太赫兹频段的高速通信提供硬件基础。

　　可控核聚变（人造太阳）是人类能源的终极梦想，而约束上亿度高温等离子体需要极强的磁场。目前的低温超导磁体限制了聚变装置的紧凑性和效率。高温超导磁体可以产生更强的磁场，让核聚变反应堆的体积缩小数倍，大幅降低建造门槛，加速人类迈向“无限清洁能源”的时代。

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