La₂PrNi₂O₇高压四方相中实现块体高温超导电性 | 进展

主要观点总结

本文介绍了在镍基高温超导体的研究中，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心的程金光团队联合多个研究团队取得重要进展。通过调整样品成分和结构，成功实现了高压下的体高温超导电性，为镍基高温超导体的研究提供了关键实验证据和新的思路。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

镍基高温超导体研究一直是超导领域的前沿，具有潜在的高温超导性能。然而，样品依赖性、压力环境敏感性以及体超导的关键实验数据缺乏等问题仍是研究的挑战。

关键观点2: 研究成果

程金光团队通过离子半径较小的Pr部分替代La，成功抑制了La 3 Ni 2 O 7 中的结构无序问题，制备了纯度更高的La 2 PrNi 2 O 7 多晶样品。同时提供了高压下实现块体高温超导电性的关键实验证据，包括零电阻和完全抗磁性。

关键观点3: 实验方法与表征

研究团队采用了多种实验手段，如粉末X射线/中子衍射、扫描电镜、能量色散X射线光谱等，详细表征了晶体结构、元素分布等性质。同时，采用了独特的大腔体六面砧和二级推进多面砧高静水压低温物性测量技术，测试了不同静水压下的物理性质。

关键观点4: 研究意义

这一发现为镍基高温超导材料的优化设计与合成提供了指导，有助于推动镍基高温超导体研究的进程。相关成果发表在Nature杂志上，得到了国内外同行的广泛关注。

文章预览

发现高临界温度( T c )的新超导体系并揭示其物理机制一直是超导领域的研究前沿。 具有与铜氧化物高温超导体类似晶体结构和电子构型的镍氧化物，被认为是潜在的高温超导体系。直到2019年，斯坦福大学的Harold Hwang团队与合作者才首次在无限层结构的Nd 0.8 Sr 0.2 NiO 2 薄膜中观察到 T c = 9-15K的超导电性 ，从此开启了镍基超导体实验研究的序幕。高压调控研究显示，无限层镍基超导薄膜的 T c 在压力下还会单调升高，12GPa时可升至约31K且没有饱和趋势，展现出实现更高 T c 的潜力。近期， 中山大学的王猛团队与合作者发现具有双层钙钛矿结构的La 3 Ni 2 O 7 单晶在约14GPa高压下可以出现 T c » 80K的高温超导电性 ，引起了国内外同行的广泛关注。然而，后续实验研究显示，采用光学浮区法生长的La 3 Ni 2 O 7 单晶，由于其合成的高氧压范围很窄，很容易出现 ………………………………