《科学通报》2026年4月中旬刊（“超导薄膜与器件专题”）| 文章速递

在高温超导发现40周年之际,《科学通报》组织“超导薄膜与器件”专题, 邀请国内相关团队综述在超导薄膜精准制备、界面态调控、单光子探测、太赫兹器件等方向的最新进展. 封面图片中的水滴蕴含了晶格中的超导电子对(Credit: E. Edwards), 是高性能器件的“营养液”; 发光的数字之树寓意超导技术在测控等领域的应用延伸;基底的电路板象征高温超导与现代信息产业的深度融合, 是推动量子科技革命的关键生产力要素. 详见本期专题.

悦读科学

LAMOST助力解开热木星“从何而来”又“向何而去”之谜

谢基伟, 陈迪昌, 周济林

捕获电生激子实现可调谐的镧系纳米晶电致发光

谭静, 张鹏, 宋晓晴, 韩春苗, 王锋, 张静, 段春波, 张志龙, 韩三阳, 许辉, 刘小钢

冯育祺, 李萍, 丁湛, 任翔宇, 魏永越, 于学勤, 曾红梅, 曹广文

中国耕地土壤酸化趋势的转折: 从持续酸化到总体停止

张望波, 魏昌龙, 李九玉, 骆永明, 尧一骏

超快热响应电解液设计提升锂金属电池安全性

杨超, 陆俊, 尤雅

亮点述评

气候变暖情景下青藏高原多年冻土氮库损失及机制

段伊行, 方运霆

观点

物理海洋十大前沿科学问题

吴立新, 陈显尧, 陈朝晖, 荆钊, 马晓慧, 甘波澜, 周春, 张志伟, 牟龙江, 宋德海, 钟文理, 祁第, 刘骥平, 刘志宇, 宋振亚, 杨海军

物理海洋学经历百年发展, 已从区域现象认知扩展为全球尺度、多手段融合的科学体系. 在技术革新与社会需求的双重驱动下, 该学科正从理论与实验科学, 转向认识与经略海洋并重、多场景协同的新范式. 本文系统梳理其发展脉络, 从研究范式、时空尺度及界面互作三维度剖析当前挑战, 凝练提出“物理海洋十大前沿科学问题”. 这些问题指向未来核心发展方向, 将推动对海洋及其地球系统作用的深化理解.

超导薄膜与器件专题

编者按

高温超导40周年: 从薄膜到器件

金魁, 吴颉, 胡江平

进展

Tl系高温超导薄膜研究进展

陈纪煌, 杨骞, 张治荷, 姚徽阅, 陈天健, 季鲁

本文系统综述了Tl系高温超导薄膜的研究进展, 重点介绍了南开大学在“两步法”基础上发展的“无陪烧靶两步法”新工艺, 实现了高质量Tl-2212与Tl-2223薄膜的可控制备. 展示了Tl系高温超导薄膜在超导滤波器、约瑟夫森结及太赫兹超材料等器件中的优异性能与应用潜力, 为高温超导器件的实用化与产业化提供了重要支撑.

高温超导Bi2Sr2CaCu2O8+δ单晶器件的研究与应用进展

魏子涵, 张盟, 王永磊, 王华兵, 吴培亨

高温超导Bi2Sr2CaCu2O8+δ单晶器件因其独特的物理性质和广阔的应用前景, 持续受到学术界的高度关注. 本文系统梳理了近五年该领域的关键进展, 重点聚焦于微纳加工技术的创新与前沿应用的突破, 以期为相关研究提供参考.

评述

REBCO高温超导薄膜制备方法进展

赵明原, 赵睿鹏, 夏钰东, 陈曦, 李禛哲, 谢天, 王其琛, 陶伯万

本文以单晶衬底上REBa2Cu3O7−δ薄膜的外延工艺为线索, 系统介绍了包括脉冲激光沉积法、磁控溅射法、蒸发法、金属有机化学气相沉积法和金属有机沉积法的工艺原理、特点及发展历程, 总结了各种外延工艺的最新研究进展及高性能薄膜优化策略, 指出了各种外延工艺在实用化超导带材制备中与单晶镀膜的强关联性, 对REBa2Cu3O7−δ薄膜外延工艺未来发展方向进行了展望.

钇钡铜氧薄膜与约瑟夫森结研究进展

张济全, 陈赋聪, 马小平, 乔丹, 王宇彤, 杨景婷, 冯中沛, 柏中华, 熊沛雨, 王家晓, 李春光, 杨槐馨, 李潜, 田士兵, 高翔, 王越, 王旭, 袁洁, 朱北沂, 金魁

钇钡铜氧(YBa2Cu3O7−δ, YBCO)是高温超导机理与应用研究的关键材料. 本文系统梳理了国内外YBCO薄膜与约瑟夫森结的制备技术、物性研究和应用现状, 提出应聚焦于薄膜的界面控制和约瑟夫森结的精确设计, 推动高温超导机理和应用研究向更深层次发展.

超薄层铋锶钙铜氧高温超导研究进展

王浩宇, 张定, 薛其坤

本综述系统梳理了超薄层铋系铜氧化物高温超导体的研究进展, 从机械解理与范德华封装技术的发展, 到二维极限下的超导调控及转角约瑟夫森结研究, 总结了代表性的实验成果与所发现的新奇物理现象, 并展望了微区角分辨光电子能谱、高压及氮空位(NV)磁探测等未来方向, 为理解高温超导机理提供了新的实验平台与研究思路.

氧化物超导界面的自旋轨道耦合和量子涨落效应:从SrTiO3到KTaO3

王碑林, 应郭培, 董雪浩, 曾长淦

过渡金属氧化物界面因电荷、自旋和晶格等多自由度的强耦合, 成为探索非常规超导与新型量子态的重要平台. 本文综述了从SrTiO3到KTaO3界面的研究进展, 重点讨论了自旋轨道耦合与量子涨落主导的超导输运和量子物性, 并展望了界面体系在非常规超导研究中的发展前景.

超导条带单光子探测器薄膜材料研究进展

张孝富, 尤立星

超导薄膜材料是研制高性能超导条带单光子探测器(SSPD)的基础, 其决定了SSPD的灵敏度(极限截止波长)、时间抖动、死时间等关键性能参数. 本文通过总结当前SSPD研究领域常用的超导薄膜材料, 分析其优势与劣势, 实现对不同类型SSPD研制所需超导薄膜材料的准确调控与优化.

论文

太赫兹波段高温超导体传输特性表征系统

赵思源, 胡洁, 支强, 丁江乔, 周康敏, 刘冬, 缪巍, 袁洁, 田士兵, 李婧, 史生才

本文针对太赫兹天文探测中低温超导器件制冷复杂、成本高的问题, 探索采用高温超导体YBCO研制太赫兹波段谐振器, 成功搭建了覆盖75~110GHz的低温测试系统, 并在4.5K下实现了对YBCO谐振器的传输特性测量, 初步验证了其在该波段的基本工作性能. 该研究为发展更高工作温度、更紧凑实用的太赫兹超导探测器提供了重要的实验基础.

自然科学基金项目进展专栏

评述/化学与能源科学

共轭聚合物光电催化析氢进展

徐均如, 陆杨, 程蕾, 唐亚文, 孙瀚君

共轭聚合物凭借宽光谱响应、分子结构可调及高化学稳定性等优势, 有望成为突破光电催化析氢瓶颈的新材料. 本文系统综述了氮化碳(C3N4)、共价有机框架(COFs)及炔基共轭聚合物(CAPs)等共轭聚合物在光电催化析氢中的研究进展, 聚焦活性位点设计、载流子动力学优化等策略, 并探讨了未来的挑战与对策.

评述

生命科学

朱芃芃, 刘铮, 康春花, 胡传鹏

认知任务是研究人类认知过程与能力的重要工具, 近年来被广泛用于测量个体差异. 然而, 此类任务在测量个体差异时表现出信度不足, 成为近年来关注的焦点. 该问题的关键在于认知任务的构念效度缺乏考量不足, 未来研究需要重新思考任务的设计与建模方法, 以提升认知任务的测量信度.

论文

生命科学

刘焱帆, 陈二杰, 姚东良, 王璟媛, 李华, 吴新军, 刘毅, 秦红灵, 朱宝利

全球气候变暖导致极端降雨事件频发, 这可能会导致城市环境中病原菌及抗生素抗性基因的传播. 本文对2021年郑州特大暴雨后不同区域的水体与土样进行研究, 从环境扰动、微生物响应、抗生素抗性基因(ARGs)传播等多方面进行分析, 系统揭示了特大暴雨后病原菌和ARGs的时空分异规律.

地球与环境科学

显生宙腹足类多样性演变与类群演替

孙鑫, 田力, 宋海军, 童金南

过13万条化石记录的大数据分析结果表明, 腹足类多样性在过去5亿年整体波动上升, 在寒武纪/奥陶纪之交和中 生代初, 发生了寒武纪型、古生代型、中-新生代型(现代型)3个类群之间的演替, 现代型腹足动物类群起源于中三叠世. 显生宙长时间尺度环境气候-生物耦合关系暗示, 温暖气候、高海洋生产力和强捕食压力驱动了地质历史时期腹足类的类群演替.

青藏高原发现小石叶技术及末次冰消期狩猎采集人群活动历史

贾真秀, 赤列次仁, 张帅, 杨智勇, 彭培洺, 陈宥成, 德吉央宗, 谭韵瑶, 李浩, 陈发虎

在青藏高原腹地的尚嘎岗遗址第3地点, 发现了距今1.3~1.0万年的小石叶技术. 该技术以“雕刻器技法石核”为特色剥取小石叶, 显著区别于石叶和细石叶剥片技术. 这一发现不仅揭示了晚更新世人类适应高海拔环境的多元技术策略, 也为探索早期人群迁徙与文化交流提供了新材料.

大别山硬玉石英岩: 一种高品质的新型高纯石英原料矿

章军锋, 刘鹏雷, 曾竑堃, 梁政强, 刘文龙, 金振民

高纯石英是半导体等战略产业的关键材料. 本研究发现大别山硬玉石英岩为新型高品质高纯石英原料矿, 关键指标接近或优于国际高端产品, 揭示其高纯特性源于柯石英在高压中温、贫流体条件下的退变质. 该发现为我国高纯石英找矿提供新方向, 有望成为重要的战略资源.

《科学通报》是中国科学院主管、中国科学院和国家自然科学基金委员会共同主办的综合性中文学术期刊，致力于快速报道自然科学各学科基础理论和应用研究的最新研究动态、消息、进展, 点评研究动态和学科发展趋势。

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