镍基超导再现重要进展，中国科学家在该领域处于引领状态

摘要：在最新一期的顶刊Nature上，斯坦福大学的Harold Y. Hwang带领的团队以加速预览的形式在线发表了关于近来大热的La3Ni2O7的最新研究成果。该研究报道了薄膜La3Ni2O7中的常压超导特性。该研究观察到薄膜中其他Ruddlesden-Poppe

在最新一期的顶刊Nature上，斯坦福大学的Harold Y. Hwang带领的团队以加速预览的形式在线发表了关于近来大热的La3Ni2O7的最新研究成果。该研究报道了薄膜La3Ni2O7中的常压超导特性。该研究观察到薄膜中其他Ruddlesden-Popper相的共存，以及输运行为取决于臭氧退火，这表明观察到的2K左右的低零电阻Tc可归因于堆垛缺陷、晶界和氧化学计量。该研究为在环境压力下稳定和研究双层镍酸盐的超导性提供了可能，并对全面理解过渡金属氧化物中的高温和非常规超导体有促进作用。本文通讯作者为Harold Y. Hwang和两名共同一作Eun Kyo Ko和於逸骏（博士毕业于复旦大学）。值得一提的是，薛其坤院士与合作者也做出了类似成果，详情见后文。

人类一直以来都在寻找高温超导材料，经历了前期铜基超导和铁基超导的研究热潮后，相关领域研究在前几年一度冷却了下来，直到镍基超导的出现。2019年，就是上文的第一通讯Harold Y. Hwang首次在无限层薄膜镍氧化物中观察到了超导性，该发现短时间内给镍基带来了一定热度，但由于其转变温度太低，约为5-15K，热度并没持续多久。直到2023年，来自中山大学的王猛首次在双层NiO2面结构的镍氧化物La3Ni2O7中发现了在压力诱导下高达80K的超导转变温度，这是继铜氧化物超导体后，人类发现的第二种液氮温区非常规超导材料（铜氧化物超导发现人已获诺奖）。该研究直接点燃了超导研究领域科学家们的热情，早在该文在预印本平台上线后，众多国内外科学家便迅速跟进。该研究的发现超出了此前的理论预测，是一个全新的高温超导体系。

中山大学王猛教授

自La3Ni2O7出现以后，中国科学家基本就在镍基超导的研究领域处于引领状态。今年7月，复旦大学赵俊与中科院物理所郭建刚及北京高压科学研究中心曾桥石合作在Nature上报道了通过施加压力有效地抑制了三层镍盐La4Ni3O10−δ单晶中的自旋电荷有序，从而导致超导性的出现，其最高临界温度在69.0GPa下约为30 K，超导体积分数高达86%，这有力的证明了镍氧化物的体超导性质，且其与无限层和双层镍氧化物中NiO2面具有相同的化学环境不同。今年10月，中科院物理研究所程金光、周睿、王宁宁等和日本东京大学Yoshiya Uwatoko等合作在Nature上报道了在一种Pr掺杂的双镍氧层钙钛矿材料La2PrNi2O7中（得到了几乎纯净的双层结构），实现了块体高温超导电性和目前已知镍酸盐超导体中最高超导转变温度（Tc_onset为82.5K），同时揭示了微观结构无序对高温超导电性的不利影响。

除了上述研究，La3Ni2O7高温超导发现人王猛还在今年6月5日和6日作为共同通讯分别与清华大学王亚愚、中科院物理研究所陈震、南京大学卢毅以及浙江大学焦琳、袁辉球合作接连在Nature和Nature Physics上发表了两篇有关镍基超导（La3Ni2O7）的最新研究成果。除了实验上的一系列进展外，众多中外科学家都在试图对镍基（La3Ni2O7）的高温超导机制机理做出合理的解释，中国科学家在此过程中也做出了的众多贡献，除了以上中国科学家，还有像姚道新、闻海虎等国内科学家也对镍基超导的研究做出了自己的贡献。

可以说，在这轮镍基超导研究热潮中，我国科学家暂时是处于领跑地位的，像王猛、赵俊、陈震和程金光等，均是“80后”，正处于科研的黄金时期。特别是王猛，可以说是他开创了镍基高温超导领域，未来要是国际大奖考虑授予镍基超导领域的话，他和斯坦福大学的Harold Y. Hwang应该是优先考虑的人选。最后值得一提的是，本次Harold Y. Hwang关于的La3Ni2O7常压超导的成果，薛其坤院士与南方科技大学的陈卓昱也有类似的研究成果，Harold Y. Hwang等人的成果于12月19日加速在线发表于Nature，薛其坤院士与陈卓昱的最新研究（双层镍酸盐超薄膜在40K以上出现环境压力超导现象）便于12月21日出现在了预印版平台arXiv上，并且显示目前处于“under review”状态。看来目前在镍基超导研究领域的竞争还是很激烈的，相关进展也挺快的。也期待科学家们能利用新发现的镍基高温超导平台来探索高温超导的终极奥秘。