新研究为高温超导机制提供新线索

近日，中山大学物理学院教授王孟团队与上海前瞻性物质科学研究院研究员曾桥石团队合作，在国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的资助下，在La3Ni2O7超导电性研究方面取得新进展。相关成果发表在《国家科学评论》上(National Science Review)。

高温超导作为物理领域最复杂、最具吸引力的研究方向之一，一直吸引着全球科学家的目光。在过去的40年里，铜氧化物是唯一一种将温度转化为液氮温度区域的超导体。寻找新的高温超导体和探索高温超导的“共同基因”是破解高温超导机制的重要研究内容。2023年，王孟团队和合作伙伴首次在镍氧化物La3Ni2o7单晶中发现，压力诱导的转化温度达到80K的超导电性，其研究结果迅速引发了镍氧化物高温超导研究的热潮。

高压下的超导电性给澄清超导相和关键物性带来了挑战。单晶样品压力下的高温超导相结构、丝状超导和身体超导的关键特征一度成为学术争论的焦点，直流磁场下的迈斯纳效应和超高压下的超导电性演变实验研究缺失。

因此，王蒙团队利用自主搭建的高压实验研究平台，系统测量了La3Ni2o7单晶的高压输电特性。研究结果详细描述了两层镍氧化物独特的超导相图，接近“直角三角形”。在加压过程中，晶体结构也从正交相向四方相转变。研究结果表明，超导电性的出现伴随着结构的变化。此外，王蒙团队与曾桥石团队合作，利用超导量子干涉仪首次在直流磁场下测量La3Ni2o7的迈斯纳效应，估计22GPa超导体积超过40%，验证了La3Ni2o7单晶的超导电性。

“论文预印平台发布后，该工作引起了理论和实验研究人员的高度关注，arxiv平台版本已被引入近50次。”论文联合通讯作者王孟表示，其研究工作有效地验证了两层镍氧化物高温超导体的超导电性，其独特的“直角三角形”超导图为La3Ni2O7超导机制的研究提供了重要的实验基础。