本报讯 日前，电子科技大学物理学院乔梁教授团队在超导新材料研究领域取得重大突破，发现了无限层镍氧化物超导体（镍基超导）超导电性的关键性元素（H）和奇异电子态（间隙位s轨道），为镍基超导领域的发展开辟了崭新的思路。研究结果以“Critical Role of Hydrogen for Superconductivity in Nickelates”为题，在Nature杂志在线发表。电子科大物理学院为第一完成单位，物理学院2019级博士生丁翔为该论文的第一作者。该研究得到了来自英国Diamond光源、北京计算科学研究中心、成都大学、北京大学和澳大利亚新南威尔士大学等课题组的鼎力支持。

镍基超导是当前凝聚态物理的前沿领域，具有重要的科学意义。在当前基于铜氧化物的高温超导（铜基超导）研究陷入瓶颈的情况下，对类铜结构的无限层镍氧化物超导电性的深入研究，对于揭示高温超导的本征物理机制和新一代超导技术的发展具有重要推动作用。自2019年美国斯坦福大学Hwang教授课题组率先在基于无限层结构的镍氧化物外延薄膜（Nd0.8Sr0.2NiO2）中发现了超导电性以来，镍基超导领域的发展并不顺利。虽然镍基超导的一些新现象相继被报道，但其超导的起源之谜和样品制备难度大、不同课题组间的重现性差，成为困扰该领域的两大难题，制约着镍基超导领域的发展。

一般来说，物理规律是客观存在的。当不同科学家的课题组制备的材料样品频繁出现“性能不能重现”的问题时，第一直觉就是材料内部可能存在着不为人知的“隐变量”，从而“悄悄”改变了制备出的材料的物理性能。乔梁团队通过系统深入的研究，利用极高元素敏感性的飞行时间二次离子质谱（ToF-SIMS）发现镍基超导外延薄膜中存在大量的H元素，而且H元素自始至终存在于薄膜晶格外延生长和拓扑化学还原的过程。进一步结合基于量子力学第一性原理（DFT）的方法确定了H元素在材料内部的原子占据位置（八面体顶点氧的位置）。（本报记者 马静璠）