在国家自然科学基金项目（批准号：92565303、92265112、12374455、52388201、12504079、12504165）等资助下，南方科技大学、粤港澳大湾区量子科学中心的薛其坤-陈卓昱团队，与中国科学技术大学沈大伟团队等合作，在极端氧化条件下通过人工设计原子堆叠序列，创制出单层-双层超结构和双层-三层超结构两种全新常压高温超导体，结合角分辨光电子能谱，确立了超导态对应的电子能带结构，为破解镍基高温超导机理提供了关键实验依据。相关成果以“Superconductivity and Electronic Structures of Nickelate Thin Film Superstructures”为题，于2026年4月8日在线发表于《自然》（Nature）期刊，文章链接：https://doi.org/10.1038/s41586-026-10352-7。

　　高温超导是凝聚态物理领域最重要的研究前沿之一，在铜基和铁基高温超导体之后，镍基材料被认为是最有希望揭示高温超导机理的第三类体系。然而，镍基超导材料的合成面临根本性矛盾：超导所需的高度氧化状态，与晶格稳定生长存在热力学冲突。研究团队自主研发的 “强氧化原子逐层外延” 技术巧妙破解了这一难题。团队通过营造超强氧化氛围与极端非平衡生长区间，使薄膜在生长中同步完成结构构建与充分氧化——既按设计蓝图逐层精准排列镧、镨、镍等原子，又实时锁定每层化学状态，成功制备出从纯双层到复杂超结构的系列高质量超导薄膜。该技术代表了氧化物薄膜外延生长的技术跨越，既为镍基超导研究提供了独特实验平台，也为各类氧化物材料的缺氧难题提供了全新解法。

　　依托这一技术，团队在已发现的纯双层（2222）超导薄膜基础上，按人工设计的原子堆叠蓝图，精准合成出单层-双层（1212）、单层-三层（1313）、双层-三层（2323）三种全新镍基超结构材料。其中 1212 和 2323 在常压下实现高温超导，起始转变温度分别达 50K 和 46K，均突破传统超导理论的 “麦克米兰极限”，而 1313 仅呈现金属性。

　　随后，研究团队将原子级精准结构控制与角分辨光电子能谱相结合，对四种不同堆叠结构的镍基氧化物薄膜开展系统比较研究。结果发现，超导的1212、2222和 2323结构中，布里渊区角落附近均存在γ能带形成的费米口袋；而不超导的1313结构中，该γ能带未能形成费米口袋。这一发现从实验上确立了原子堆叠构型、电子能带与超导性的关键关联，识别出决定超导发生的“电子基因”，为揭示镍基高温超导微观机制提供了明确实验证据。

　　镍基超导体拥有区别于铜基、铁基超导体的独特电子结构特征。针对三者的系统性对比研究，为破解高温超导这一世纪科学难题提供了全新研究视角。

图 四种镍基超结构薄膜的晶体结构（上）、电输运性质（中）和费米面拓扑（下）