中新社成都3月2日电(记者 贺劭清)记者2日从电子科技大学获悉，该校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，在国际著名期刊《自然》(Nature)杂志在线发表。
据了解，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，可能是因为材料内部存在着不为人知的“隐变量”，从而“悄悄”改变了制备出的材料的物理性能。乔梁教授团队通过系统深入的研究，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。
该团队通过极低温强磁场输运性质研究发现，之所以全球仅有少数课题组可以成功制备零电阻超导样品，而且样品重复性差，主要原因就是之前不同课题组的实验，有可能没有考虑到H元素的存在对超导的影响，没有精确控制样品的H元素含量。
这一研究结果纠正了学界对该类材料电子结构的认识，为理解镍基超导的物理起源提供了关键信息，也为未来的深入理解镍基超导的相关物理和材料性能，提供了准确的物理模型。(完)