综合极端条件实验装置多项成果入选基金委资助项目优秀成果选编

近日，由国家自然科学基金委员会编写、浙江大学出版社出版的《国家自然科学基金资助项目优秀成果选编（八）》正式发布，该书集中展示了“十四五”期间在国家自然科学基金资助下我国科研工作者取得的代表性优秀成果。其中，依托综合极端条件实验装置（SECUF）完成的“镍基高温超导电性的实验发现”和“自旋超固态及其巨磁卡效应的发现”研究成果成功入选。

入选成果一：镍基高温超导电性的实验发现

自2023年以来，我国科研团队在发现和确认突破“麦克-米兰极限”的镍基高温超导体实验研究方面取得了系列重要进展，其中多项进展工作依托综合极端条件实验装置完成。

（1）中国科学院物理研究所程金光研究员团队首先在高静水压下发现La3Ni2O7单晶和多晶样品均可实现零电阻[Chin. Phys. Lett. 42, 6 (2025)；Phys. Rev. X 14, 011040]，然后在Pr掺杂的La2PrNi2O7多晶样品中同时观察到零电阻和完全抗磁性，进而确认了“327”体系的体超导特性[Nature 634, 579(2024)]，这不仅澄清了学界关于高温超导电性的争议问题而且确定了超导相的结构起源，推动了镍基高温超导体的研究进程。在该项研究中，SECUF的A2-六面砧实验站和A6-强磁场核磁共振实验站发挥关键作用。其中，A2实验站提供的大腔体六面砧高静水压测量技术，能最大程度保证压力的各向同性和均匀性，有效克服了镍基超导材料对非静水压环境异常敏感而无法实现零电阻的难题；A6实验站的核四极矩共振测量技术，提供了一种定量刻画样品中不同结构镍氧化物比例以及界面等微观结构无序的方法。

（2）复旦大学赵俊教授团队发现La4Ni3O10单晶（“4310”体系）在高压下出现了Tc≈ 30 K的超导电性[Nature 631, 531-536 (2024)]，该工作中的部分样品测试、物性筛选、物相指认和高温超导信号、线性电阻信号测量等都是依托SECUF的F2样品预选和表征实验站的高压、低温和磁场等极端实验条件完成。

入选成果二：自旋超固态及其巨磁卡效应的发现

中国科学院理论物理研究所/中国科学院大学苏刚教授和李伟研究员，中国科学院物理研究所孙培杰研究员和项俊森副研究员，以及北京航空航天大学金文涛教授等组成联合团队，历经多年协同攻关，在三角晶格阻挫量子磁体Na2BaCo(PO4)2的研究中取得重大突破。团队发现了超固态的磁性对应——自旋超固态，这是首次在固体材料中发现超固态存在的可靠证据。随后，团队通过自主研制绝热温变测量器件，开展极低温磁热测量，发现该自旋超固态呈现巨磁卡效应，并在磁场调控下成功实现94 mK（-273.056℃）的极低温，开辟了无氦- 3量子材料极低温固态制冷新途径[Nature 625, 270–275 (2024)]。该工作中的大部分低温物性测试、结构测试、形貌测试均是在SECUF的F2样品预选和表征实验站完成的。目前，团队研发的无氦- 3固态制冷器件已实现25 mK电阻测量和14 mK比热测量。

Nature发表相关研究成果，并刊登研究简报“自旋超固态有望开辟极限制冷新途径”，其高级编辑评价道：“该工作之所以引人注目，在于报道了阻挫磁体中超固态的证据和源于基本物理发现的亚开温区制冷磁卡效应，并在一篇论文中呈现了两项进展。”此外，该成果还先后入选2024中关村论坛年会重大科技成果，以及2024年度“中国科学十大进展”和2024年度“中国十大科技进展新闻”。

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来源：综合极端条件实验装置

编辑：魏润佳