2012年是金魁做博士后的最后一年 ， 他想回国后继续发展新一代高效率材料基因技术 ， 并融入高温超导之中 ， 以此研究定量化规律 。 他把这个想法告知导师们 ， 导师们摇摇头 ， 觉得“非常难” 。
然而 ， 回到物理所超导国家重点实验室的金魁还是决定“拼一把” 。 他带领团队针对高温超导材料特点 ， 发展了高通量制备与跨尺度快速表征技术 。 2017年 ， 他们首次利用组合激光分子束外延技术 ， 在1平方厘米单晶衬底上成功制备出具有连续化学组分梯度的单一取向LCCO高通量薄膜 。
在此基础上 ， 团队结合研发的从毫米到微米的跨尺度结构和输运表征技术 ， 将物性分辨率提升两个数量级（至万分之一） ， 从而精确确定了量子临界组分xc 。 通过国际合作 ， 他们在美国劳伦斯·伯克利国家实验室同步辐射光源完成微米量级的 X 射线结构分析 。
传统实验方法花3年时间只有个别数据点 。 而基于新一代全流程高通量实验 ， 团队成功在数月时间积累足够数量的可靠数据 ， 并首次观察到了超导转变温度Tc、相对掺杂组分（x-xc）与奇异金属散射率 A1三者之间的定量化规律 Tc ~ （x-xc）0.5~ A10.5 。
论文共同通讯作者、美国马里兰大学教授Ichiro Takeuchi说：“我们能够证明 ， 人们可以控制并连续跟踪化合物的组成 ， 而这种材料中成分的高精度控制从未被证明过 。 ”
材料基因技术在高温超导研究中究竟有怎样的优势？金魁表示 ， 材料的高通量制备与表征技术 ， 可以在相图空间实现参量的线扫描甚至面扫描 ， 可快速建立可靠的高温超导高维相图和高温超导关键参量数据库 ， 并从中提取重要的统计物理规律 ， 实现从“量变”到“质变”的突破 。
开辟研究范式
更重要的是 ， 从LCCO中获得的Tc ~ A10.5规律可推广至空穴型铜氧化物、铁基超导体、有机超导体等非常规超导体系 ， 具有普适性 。 这也表明了奇异金属态与非常规超导态有共同的驱动因素 。
金魁表示 ， 推进材料基因计划与超导研究的深度交叉融合 ， 开创了独具特色的高通量超导研究范式 ， 将在构建高维精确相图、突破高温超导机理、推进超导材料实用化等方面发挥不可替代的作用 。
两名国际审稿人高度评价该研究 ， “连续组分外延薄膜与匹配的跨尺度表征技术”加速高温超导定量化物理规律探索的新型研究范式是“tour de force”（绝技） 。
研究也得到了理论的解释和支持 。 理论物理学家、物理所研究员胡江平是论文共同通讯作者 。 他表示 ， “发现的标度关系将超导配对强度与载流子的扩散过程联系起来 ， 这是所有理论推理或模型中的一个特殊目标 ， 即使我们还不清楚是否可以从之前提出的理论模型和配对机制（如反铁磁自旋涨落）中获得这种关系 。 ”
“在铜氧化物超导体发现30多年后 ， 仍然缺乏确切证据来解释其背后的机制 。 精确的定量标度规律值得特别关注 。 ”论文作者之一、中国科学院院士赵忠贤说 。
【材料基因解密高温超导机理】铜氧化物超导体中还有很多谜团 。 研究团队将继续使用组合方法进行系统追踪 ， 探索产生高温超导电性的其他关键因素 。