《科學通報》2026年4月中旬刊（“超導薄膜與器件專題”）| 文章速遞

在高溫超導發現40周年之際,《科學通報》組織“超導薄膜與器件”專題, 邀請國內相關團隊綜述在超導薄膜精準制備、界面態調控、單光子探測、太赫茲器件等方向的最新進展. 封面圖片中的水滴蘊含了晶格中的超導電子對(Credit: E. Edwards), 是高性能器件的“營養液”; 發光的數字之樹寓意超導技術在測控等領域的應用延伸;基底的電路板象征高溫超導與現代信息產業的深度融合, 是推動量子科技革命的關鍵生產力要素. 詳見本期專題.

悅讀科學

LAMOST助力解開熱木星“從何而來”又“向何而去”之謎

謝基偉, 陳迪昌, 周濟林

捕獲電生激子實現可調諧的鑭系納米晶電致發光

譚靜, 張鵬, 宋曉晴, 韓春苗, 王鋒, 張靜, 段春波, 張志龍, 韓三陽, 許輝, 劉小鋼

馮育祺, 李萍, 丁湛, 任翔宇, 魏永越, 于學勤, 曾紅梅, 曹廣文

中國耕地土壤酸化趨勢的轉折: 從持續酸化到總體停止

張望波, 魏昌龍, 李九玉, 駱永明, 堯一駿

超快熱響應電解液設計提升鋰金屬電池安全性

楊超, 陸俊, 尤雅

亮點述評

氣候變暖情景下青藏高原多年凍土氮庫損失及機制

段伊行, 方運霆

觀點

物理海洋十大前沿科學問題

吳立新, 陳顯堯, 陳朝暉, 荊釗, 馬曉慧, 甘波瀾, 周春, 張志偉, 牟龍江, 宋德海, 鐘文理, 祁第, 劉驥平, 劉志宇, 宋振亞, 楊海軍

物理海洋學經歷百年發展, 已從區域現象認知擴展為全球尺度、多手段融合的科學體系. 在技術革新與社會需求的雙重驅動下, 該學科正從理論與實驗科學, 轉向認識與經略海洋并重、多場景協同的新范式. 本文系統梳理其發展脈絡, 從研究范式、時空尺度及界面互作三維度剖析當前挑戰, 凝練提出“物理海洋十大前沿科學問題”. 這些問題指向未來核心發展方向, 將推動對海洋及其地球系統作用的深化理解.

超導薄膜與器件專題

編者按

高溫超導40周年: 從薄膜到器件

金魁, 吳頡, 胡江平

進展

Tl系高溫超導薄膜研究進展

陳紀煌, 楊騫, 張治荷, 姚徽閱, 陳天健, 季魯

本文系統綜述了Tl系高溫超導薄膜的研究進展, 重點介紹了南開大學在“兩步法”基礎上發展的“無陪燒靶兩步法”新工藝, 實現了高質量Tl-2212與Tl-2223薄膜的可控制備. 展示了Tl系高溫超導薄膜在超導濾波器、約瑟夫森結及太赫茲超材料等器件中的優異性能與應用潛力, 為高溫超導器件的實用化與產業化提供了重要支撐.

高溫超導Bi2Sr2CaCu2O8+δ單晶器件的研究與應用進展

魏子涵, 張盟, 王永磊, 王華兵, 吳培亨

高溫超導Bi2Sr2CaCu2O8+δ單晶器件因其獨特的物理性質和廣闊的應用前景, 持續受到學術界的高度關注. 本文系統梳理了近五年該領域的關鍵進展, 重點聚焦于微納加工技術的創新與前沿應用的突破, 以期為相關研究提供參考.

評述

REBCO高溫超導薄膜制備方法進展

趙明原, 趙睿鵬, 夏鈺東, 陳曦, 李禛哲, 謝天, 王其琛, 陶伯萬

本文以單晶襯底上REBa2Cu3O7?δ薄膜的外延工藝為線索, 系統介紹了包括脈沖激光沉積法、磁控濺射法、蒸發法、金屬有機化學氣相沉積法和金屬有機沉積法的工藝原理、特點及發展歷程, 總結了各種外延工藝的最新研究進展及高性能薄膜優化策略, 指出了各種外延工藝在實用化超導帶材制備中與單晶鍍膜的強關聯性, 對REBa2Cu3O7?δ薄膜外延工藝未來發展方向進行了展望.

釔鋇銅氧薄膜與約瑟夫森結研究進展

張濟全, 陳賦聰, 馬小平, 喬丹, 王宇彤, 楊景婷, 馮中沛, 柏中華, 熊沛雨, 王家曉, 李春光, 楊槐馨, 李潛, 田士兵, 高翔, 王越, 王旭, 袁潔, 朱北沂, 金魁

釔鋇銅氧(YBa2Cu3O7?δ, YBCO)是高溫超導機理與應用研究的關鍵材料. 本文系統梳理了國內外YBCO薄膜與約瑟夫森結的制備技術、物性研究和應用現狀, 提出應聚焦于薄膜的界面控制和約瑟夫森結的精確設計, 推動高溫超導機理和應用研究向更深層次發展.

超薄層鉍鍶鈣銅氧高溫超導研究進展

王浩宇, 張定, 薛其坤

本綜述系統梳理了超薄層鉍系銅氧化物高溫超導體的研究進展, 從機械解理與范德華封裝技術的發展, 到二維極限下的超導調控及轉角約瑟夫森結研究, 總結了代表性的實驗成果與所發現的新奇物理現象, 并展望了微區角分辨光電子能譜、高壓及氮空位(NV)磁探測等未來方向, 為理解高溫超導機理提供了新的實驗平臺與研究思路.

氧化物超導界面的自旋軌道耦合和量子漲落效應:從SrTiO3到KTaO3

王碑林, 應郭培, 董雪浩, 曾長淦

過渡金屬氧化物界面因電荷、自旋和晶格等多自由度的強耦合, 成為探索非常規超導與新型量子態的重要平臺. 本文綜述了從SrTiO3到KTaO3界面的研究進展, 重點討論了自旋軌道耦合與量子漲落主導的超導輸運和量子物性, 并展望了界面體系在非常規超導研究中的發展前景.

超導條帶單光子探測器薄膜材料研究進展

張孝富, 尤立星

超導薄膜材料是研制高性能超導條帶單光子探測器(SSPD)的基礎, 其決定了SSPD的靈敏度(極限截止波長)、時間抖動、死時間等關鍵性能參數. 本文通過總結當前SSPD研究領域常用的超導薄膜材料, 分析其優勢與劣勢, 實現對不同類型SSPD研制所需超導薄膜材料的準確調控與優化.

論文

太赫茲波段高溫超導體傳輸特性表征系統

趙思源, 胡潔, 支強, 丁江喬, 周康敏, 劉冬, 繆巍, 袁潔, 田士兵, 李婧, 史生才

本文針對太赫茲天文探測中低溫超導器件制冷復雜、成本高的問題, 探索采用高溫超導體YBCO研制太赫茲波段諧振器, 成功搭建了覆蓋75~110GHz的低溫測試系統, 并在4.5K下實現了對YBCO諧振器的傳輸特性測量, 初步驗證了其在該波段的基本工作性能. 該研究為發展更高工作溫度、更緊湊實用的太赫茲超導探測器提供了重要的實驗基礎.

自然科學基金項目進展專欄

評述/化學與能源科學

共軛聚合物光電催化析氫進展

徐均如, 陸楊, 程蕾, 唐亞文, 孫瀚君

共軛聚合物憑借寬光譜響應、分子結構可調及高化學穩定性等優勢, 有望成為突破光電催化析氫瓶頸的新材料. 本文系統綜述了氮化碳(C3N4)、共價有機框架(COFs)及炔基共軛聚合物(CAPs)等共軛聚合物在光電催化析氫中的研究進展, 聚焦活性位點設計、載流子動力學優化等策略, 并探討了未來的挑戰與對策.

評述

生命科學

朱芃芃, 劉錚, 康春花, 胡傳鵬

認知任務是研究人類認知過程與能力的重要工具, 近年來被廣泛用于測量個體差異. 然而, 此類任務在測量個體差異時表現出信度不足, 成為近年來關注的焦點. 該問題的關鍵在于認知任務的構念效度缺乏考量不足, 未來研究需要重新思考任務的設計與建模方法, 以提升認知任務的測量信度.

論文

生命科學

劉焱帆, 陳二杰, 姚東良, 王璟媛, 李華, 吳新軍, 劉毅, 秦紅靈, 朱寶利

全球氣候變暖導致極端降雨事件頻發, 這可能會導致城市環境中病原菌及抗生素抗性基因的傳播. 本文對2021年鄭州特大暴雨后不同區域的水體與土樣進行研究, 從環境擾動、微生物響應、抗生素抗性基因(ARGs)傳播等多方面進行分析, 系統揭示了特大暴雨后病原菌和ARGs的時空分異規律.

地球與環境科學

顯生宙腹足類多樣性演變與類群演替

孫鑫, 田力, 宋海軍, 童金南

過13萬條化石記錄的大數據分析結果表明, 腹足類多樣性在過去5億年整體波動上升, 在寒武紀/奧陶紀之交和中 生代初, 發生了寒武紀型、古生代型、中-新生代型(現代型)3個類群之間的演替, 現代型腹足動物類群起源于中三疊世. 顯生宙長時間尺度環境氣候-生物耦合關系暗示, 溫暖氣候、高海洋生產力和強捕食壓力驅動了地質歷史時期腹足類的類群演替.

青藏高原發現小石葉技術及末次冰消期狩獵采集人群活動歷史

賈真秀, 赤列次仁, 張帥, 楊智勇, 彭培洺, 陳宥成, 德吉央宗, 譚韻瑤, 李浩, 陳發虎

在青藏高原腹地的尚嘎崗遺址第3地點, 發現了距今1.3~1.0萬年的小石葉技術. 該技術以“雕刻器技法石核”為特色剝取小石葉, 顯著區別于石葉和細石葉剝片技術. 這一發現不僅揭示了晚更新世人類適應高海拔環境的多元技術策略, 也為探索早期人群遷徙與文化交流提供了新材料.

大別山硬玉石英巖: 一種高品質的新型高純石英原料礦

章軍鋒, 劉鵬雷, 曾竑堃, 梁政強, 劉文龍, 金振民

高純石英是半導體等戰略產業的關鍵材料. 本研究發現大別山硬玉石英巖為新型高品質高純石英原料礦, 關鍵指標接近或優于國際高端產品, 揭示其高純特性源于柯石英在高壓中溫、貧流體條件下的退變質. 該發現為我國高純石英找礦提供新方向, 有望成為重要的戰略資源.

《科學通報》是中國科學院主管、中國科學院和國家自然科學基金委員會共同主辦的綜合性中文學術期刊，致力于快速報道自然科學各學科基礎理論和應用研究的最新研究動態、消息、進展, 點評研究動態和學科發展趨勢。

• 旬刊，每10天出版1期；

• 欄目：進展、評述、快訊、論文、觀點、科技前沿、科學訪談、亮點述評、悅讀科學等；

• 中國科學院文獻情報中心分區表綜合性大類1區TOP期刊；

• 中國科技期刊卓越行動計劃領軍期刊；

• 《中國科技論文與引文數據庫》和《中國科學引文數據庫》的源期刊，同時被EI、ESCI和Scopus等收錄；

• 期刊官網：http://csb.scichina.com.

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