国产量子传感器立功! 我国科学家看清近室温超导迈斯纳效应- 大数跨境

力竹-AI孵化器

2026-10-03

导读：超导，是现代科学长久追寻的梦想。零电阻、完全抗磁两大特性如果能够在常温常压实现，电网无损输电、高速磁悬浮、可控核聚变、先进芯片产业都将迎来颠覆性革新。

超导，是现代科学长久追寻的梦想。零电阻、完全抗磁两大特性如果能够在常温常压实现，电网无损输电、高速磁悬浮、可控核聚变、先进芯片产业都将迎来颠覆性革新。但在近室温氢化物超导研究领域，一直存在巨大技术瓶颈：样品尺寸只有微米级别，处在百万大气压极端高压环境，传统检测设备很难直接观测超导标志性的迈斯纳效应。近期中科院物理所团队借助金刚石量子传感器，成功捕获镧氢化合物在高压条件下近室温超导的迈斯纳效应，拿到直接微观磁成像证据，这项成果在全球凝聚态物理领域引发广泛关注。

很多人听过超导概念，但未必了解迈斯纳效应。它和零电阻一同构成超导体两大核心判定特征。材料进入超导态时，会把内部磁场向外排斥，也就是完全抗磁性，磁悬浮现象正是基于这个原理。镧氢化合物 LaH₁₀，是百万大气压高压环境下转变温度最高的超导材料体系之一，温度已经贴近室温，但稳定维持超导状态需要接近 180 万大气压的极端条件。样品微小，普通磁探测仪器无法开展原位测量，多年来相关研究只能依靠电阻这类间接数据，迈斯纳效应的直接观测始终是一道难以跨越的关卡。

本次实验的核心利器就是金刚石量子传感器，依靠金刚石晶体内部天然存在的氮 - 空位 NV 色心。这种特殊晶体缺陷自带电子自旋，对磁场敏感度极高，空间分辨率达到微米级别。巧妙之处在于，传感器依托金刚石材料打造，可以嵌入金刚石对顶砧高压装置内部，不用额外加装复杂探测探头，就能在百万大气压极端环境下，对微米样品完成原位磁场成像。团队持续优化传压介质，将这套量子传感系统的工作压强提升至近 180GPa，最终完成镧氢化合物超导抗磁信号的直接成像。

科研人员设计零场冷、场热两组对照实验，清晰捕捉样品进入超导状态时磁场被向外排斥的典型迈斯纳信号，同时观测到磁通俘获现象。这一结果不仅证实镧氢体系的超导属性，还能直观看到样品内部超导区域分布并不均匀。过去高压超导研究只能采集样品整体平均信号，而金刚石量子传感可以完成微观区域磁场成像，让科研人员直接分辨样品哪些区域进入超导态、哪些区域没有，相当于给高压超导样品配备一台超高精度磁场显微镜。

这项成果不是一蹴而就。中科院物理所刘刚钦、于晓辉研究员团队长期深耕极端条件量子传感方向，从 2019 年开始持续突破高压磁测量技术壁垒，先后实现高压磁相变探测、镍基超导迈斯纳效应测量，如今攻克镧氢近室温超导观测难题。金刚石 NV 量子传感正式成为高压超导研究的核心表征工具，为后续寻找转变温度更高、所需压力更低的新型超导材料开辟全新实验路径。

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