強磁場「重入超導」現象 顛覆學術界傳統認知 港科研團隊：為高溫超導機理研究打開新思路 成果已刊載頂尖學術期刊

超導研究一直是前沿物理的重要方向，不僅關乎人類對高效能源傳輸的探索，更對量子科技、先進材料等多個戰略性產業具有深遠意義。香港科研團隊近日在此關鍵領域取得重要突破，香港城市大學理學院副院長（研究及研究生教育）兼物理學系副教授李丹楓團隊聯合多家科研機構，首次在無限層鎳氧化物中發現由強磁場誘導的「重入超導」現象，李丹楓接受本報獨家專訪時表示，這一發現不僅改寫學術界對磁性與超導關係的理解，也為高溫超導機理研究打開新的思路。相關成果已於香港時間前日（23日）深夜於頂尖學術期刊《自然》發表。 ●香港文匯報記者 楊盈盈

在傳統認知中，磁場與超導可謂「水火不容」，強磁場通常會破壞超導態。但在極少數特殊材料中，極強磁場反而可令已消失的超導電性重新出現，被稱為重入超導（re-entrant superconductivity）現象。

李丹楓領導團隊，聯合南方科技大學量子功能材料全國重點實驗室/物理系、粵港澳大灣區量子科學中心薛其坤和陳卓昱團隊，並與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等單位合作，首次在無限層鎳氧化物發現重入超導現象，不僅揭示稀土磁性與高溫超導之間複雜的相互作用，也突破了學術界既有認知，為探索強關聯氧化物中的非常規配對機制提供全新實驗平台。

研究團隊通過精細調控銪（Europium，化學符號Eu）元素在無限層鎳氧化物的摻雜濃度，在過摻雜區域成功捕捉到這一反常行為。實驗顯示，隨着磁場增強，材料呈現「超導—正常態—超導」的奇特轉變；當磁場升至15T以上，原本已消失的超導態再次出現，並在最高45T的極限強場下仍保持穩定。

李丹楓介紹，團隊通過「零電阻」與「抗磁性」雙重實驗，確認高磁場超導態的真實存在。此結果說明，在特定條件下，磁性相互作用未必只是超導的破壞因素，反而可能與非常規配對機制有重要聯繫，這不僅改寫科學界對磁性與超導關係的理解，也為高溫超導機理研究打開新的思路。

「磁場抵消機制」不足以完整解釋物理本質

研究還發現，鎳基體系中的重入超導，在0°至90°的完整磁場角度範圍內均可穩定存在，有別於傳統重入超導僅在2°至10°的極窄範圍內出現的特性。這一發現顯示，經典的「磁場抵消機制」已不足以完整解釋其物理本質。特別是在高摻雜濃度下，高磁場中的超導態甚至比低場態更為穩健，顯示磁關聯誘導的「非常規配對」可能在其中扮演關鍵角色。

李丹楓解釋，今次工作的核心意義，在於首次在鎳氧化物超導體中觀察到由強磁場誘導的重入超導現象。過去，這類現象主要見於轉變溫度極低的重費米子體系；如今則首次拓展至較高轉變溫度的氧化物超導體，為非常規超導研究提供新的材料平台。

除超導特性外，研究團隊還觀察到多項指向新奇物理機制的特徵。在過摻雜樣品中，霍爾電阻呈現明顯非線性特徵，並在強場下趨於飽和；同時，磁電阻曲線出現顯著磁滯回線，其溫度依賴關係暗示系統可能存在時間反演對稱性破缺。研究人員認為，銪離子的局域磁矩可能通過強自旋──軌道耦合誘導出複雜磁性關聯，並與傳導電子產生非平凡相互作用，進而影響超導配對的穩定性。

新視角理解磁電相互作用

團隊表示，該研究為理解強關聯電子體系中的磁電相互作用提供新視角。Eu摻雜鎳氧化物作為獨特材料平台，將有助研究人員在強關聯氧化物中深入探索磁場與超導共存的微觀機制，並為高溫超導機理研究開拓新的實驗方向。