科研进展 | 本实验室王猛教授团队和合作者在La₃Ni₂O₇超导电性研究方面取得进展

La3Ni2O7超导电性

       高温超导是物理学中最复杂且富有魅力的研究方向之一。在过去近40年的时间里，铜氧化物是唯一转变温度进入液氮温区的超导体，寻找新的高温超导体、探寻高温超导的“共同基因”是破解高温超导机理的重要研究方向。2023年，王猛教授团队和合作者首次在镍氧化物La3Ni2O7单晶中发现压力诱导的转变温度达到80K的超导电性[Nature 621,493(2023)]，研究结果迅速引起了镍氧化物高温超导研究热潮。

      高压下的超导电性为阐明超导相及关键物性带来了挑战。单晶样品中压力下的高温超导相结构、丝状超导和体超导等关键性质一度成为学术争论焦点，直流磁场下的迈斯纳效应和超高压力下超导电性的演化实验研究一直缺失。

      鉴于此，王猛教授团队利用自主搭建的高压实验研究平台对La3Ni2O7单晶的高压电输运特性进行了系统性测量，研究结果精细刻画了双层镍氧化物独特的接近“直角三角形”的超导相图（图1）。加压过程中，晶体结构也发生了从正交相到四方相的转变，研究结果预示超导电性的出现同时伴随着结构相变。

图1. La3Ni2O7的超高压超导相图

       研究团队与上海前瞻物质科学研究院曾桥石团队合作，利用超导量子干涉仪首次在直流磁场下测量到了La3Ni2O7的迈斯纳效应，估算出在22GPa时超导体积超过40%，证实了La3Ni2O7单晶的体超导电性（图2b）。

图2. La3Ni2O7的直流磁化率迈斯纳效应

        本项工作有力证实了双层镍氧化物高温超导体内禀的体超导电性，其独特的“直角三角形”超导相图为La3Ni2O7超导机理研究提供了重要的实验基础。该工作在论文预印本平台公布后即受到理论和实验研究工作者广泛关注，arXiv平台版本已被引近50次。该成果近期以“Identification of Superconductivity in Bilayer Nickelate La3Ni2O7 under High Pressure up to 100 GPa”为题在《国家科学评论》（National Science Review）发表[Natl. Sci. Rev. nwaf220(2025)]。

       本项工作由本实验室王猛教授团队和上海前瞻物质科学研究院曾桥石研究员团队合作完成，主要实验工作由中山大学物理学院博士研究生李婧嫄和上海前瞻物质科学研究院彭帝博士完成，中山大学理学院孙华蕾副教授指导了高压实验工作。上海前瞻物质科学研究院院长毛河光院士对本项工作给予了大力支持。中山大学物理学院教师谢涛、陈祥，博士后霍梦五，博士生马培跃、张恒源等人参与了本项研究工作。该研究工作得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划支持，广东省、广州市、深圳市科技计划项目支持，广东省磁电物性分析与器件重点实验室、广东省磁电物性基础学科研究中心支持，中山大学物理学院公共科研平台支持，同时还得到了上海市极端环境新材料重点实验室、上海市科学技术委员会的支持。

原文链接：

https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwaf220/8152906