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3月14日笔者获悉，电子科技大学物理学院乔梁教授团队日前在超导新材料研究领域取得突破，该团队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和奇异电子态，为镍基超导领域的发展开辟了新思路，相关研究成果发表在《自然》杂志上。

乔梁说，镍基超导是当前凝聚态物理的前沿领域，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。

研究过程中，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发现镍基超导外延薄膜中存在大量的氢元素，且氢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。团队再进一步结合基于量子力学第一性原理的方法，最终确定了氢元素在材料内部的原子占据位置。

“这表明，氢元素就像一只‘看不见的手’，在无限层结构镍基氧化外延单晶薄膜的制备过程中悄悄地起到改变费米面电子结构的作用，并在镍基材料超导电性的产生过程中扮演着关键性角色。”乔梁说，该研究结果纠正了学界对此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。

(a)镍基超导中氢元素作用的示意图;(b)二次离子质谱实验结果，证明氢的存在;(c)氢元素含量的有效调控。受访者供图