【城大突破】磁場「重啟」超導性？李丹楓團隊發現鎳氧化物新現象

香港城市大學（城大）物理學系李丹楓教授領導的研究團隊，在超導材料領域取得重大發現，首次在「無限層鎳氧化物」中觀察到由強磁場引發的「重入超導」現象。這項突破性研究顛覆了傳統認為磁場會抑制超導性的觀念，揭示了在特定條件下，超導性竟能在強磁場中「死而復生」，為探索非常規超導機制及開發新型超導材料開闢了新方向。研究成果已於國際頂尖學術期刊《自然》發表。

傳統物理學觀點認為，磁場與超導性是相互排斥的，強磁場會破壞材料的零電阻特性。然而，在極少數特殊材料中，極強磁場卻能讓消失的超導電性重新出現，此即「重入超導」現象。城大團隊透過精確調控摻入稀土元素銪（Eu）的「無限層鎳氧化物」，發現當磁場逐步增強時，超導性先是被抑制，隨後在更高的磁場下又重新出現，呈現出「超導－正常態－超導」的異常轉變。

與以往發現的「重入超導」現象相比，鎳基體系展現出前所未有的穩定性。傳統「重入超導」對磁場角度極為敏感，僅在狹窄範圍內出現，但鎳基體系的重入超導卻能在0°至90°的廣泛角度範圍內穩定存在。研究進一步顯示，此現象在高磁場下亦表現出良好穩定性，當磁場超過15特斯拉（約為地球磁場的30萬倍）時，超導狀態得以恢復並在更強磁場環境中維持。這表明，經典的「磁場抵消機制」已不足以解釋其物理本質，磁性相互作用在特定條件下可能轉化為促進電子配對、穩定超導態的關鍵因素。

自2019年「無限層鎳氧化物」超導體被首次發現以來，因其結構與銅基高溫超導體相似，一直備受學界關注。當時的開創性研究中，李教授亦是第一兼通訊作者。此次在同一體系中發現重入超導現象，為未來新一代超導材料的發展奠定了關鍵基礎。李教授指出，是次研究在較高轉變溫度的氧化物中實現了類似重費米子超導體系的奇異量子態，成功連接了高溫超導與重費米子物理，加深了對磁場與超導共存機制的理解，並為設計新型非常規超導材料提供了新視角。

此項研究是城大聯同南方科技大學、粵港澳大灣區量子科學中心、中國科學院合肥物質科學研究院強磁場科學中心、華中科技大學國家脈衝強磁場科學中心、清 ત清華大學等多個機構合作的成果，並獲得多個國家及地區研究機構的支持。

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