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我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)高壓誘導(dǎo)的高溫超導(dǎo)電性

2025年09月12日 13:57:23 來源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：5083

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)陳仙輝研究團(tuán)隊(duì)等在混合型Ruddlesden–Popper結(jié)構(gòu)鎳酸鹽La5Ni3O11單晶中發(fā)現(xiàn)高壓誘導(dǎo)的高溫超導(dǎo)電性。這一新結(jié)構(gòu)超導(dǎo)體拓展了鎳基高溫超導(dǎo)體材料家族，為高溫超導(dǎo)機(jī)理研究提供了新的材料體系。

　　超導(dǎo)材料具有零電阻和完全抗磁性等革命性特性，在能源、運(yùn)輸、醫(yī)療及科學(xué)研究等領(lǐng)域擁有巨大的應(yīng)用潛力。然而，實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)通常需要極低的溫度，這極大地限制了其大規(guī)模應(yīng)用。因此，探尋能在更高溫度下工作的超導(dǎo)材料，特別是揭示高溫超導(dǎo)的微觀機(jī)理，是當(dāng)今凝聚態(tài)物理研究的核心前沿之一。
 
　　近日，我國科學(xué)家在高溫超導(dǎo)研究領(lǐng)域取得重大進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)了在高壓條件下可誘導(dǎo)出現(xiàn)的新型高溫超導(dǎo)電性。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)陳仙輝研究團(tuán)隊(duì)等在混合型Ruddlesden–Popper結(jié)構(gòu)鎳酸鹽La5Ni3O11單晶中發(fā)現(xiàn)高壓誘導(dǎo)的高溫超導(dǎo)電性。這一新結(jié)構(gòu)超導(dǎo)體拓展了鎳基高溫超導(dǎo)體材料家族，為高溫超導(dǎo)機(jī)理研究提供了新的材料體系。
 
　　前期，科研團(tuán)隊(duì)對Ruddlesden–Popper結(jié)構(gòu)的鎳酸鹽開展研究?？蒲袌F(tuán)隊(duì)在常壓下合成具有四方結(jié)構(gòu)的La4Ni3O10和La3Ni2O7，并進(jìn)行壓力下的輸運(yùn)測量。結(jié)果表明，高壓下的超導(dǎo)電性與常壓下的密度波轉(zhuǎn)變，存在重要關(guān)聯(lián)。
 
　　在上述研究的基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)探討了更廣泛的Ruddlesden–Popper相鎳酸鹽材料。La5Ni3O11是獨(dú)特的雜化鎳酸鹽，其結(jié)構(gòu)由La3Ni2O7和La2NiO4層交替堆疊而成，常壓下表現(xiàn)密度波轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變溫度在170 K左右。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在特定的高壓環(huán)境下，La5Ni3O11單晶出現(xiàn)了明顯的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變，其超導(dǎo)臨界溫度(Tc)隨著壓力的變化而發(fā)生改變。這一發(fā)現(xiàn)證實(shí)了高壓手段能夠有效調(diào)控該材料的電子結(jié)構(gòu)，從而“觸發(fā)”其超導(dǎo)電性。
 
　　繼La3Ni2O7和La4Ni3O10后，混合Ruddlesden–Popper結(jié)構(gòu)高壓下超導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)，為鎳基高溫超導(dǎo)體家族增添了新成員，證明雙層鈣鈦礦結(jié)構(gòu)(RNiO3)2是重要的高溫超導(dǎo)結(jié)構(gòu)單元，為探討鎳基材料中的高溫超導(dǎo)機(jī)理提供了新的材料體系。
 
　　這項(xiàng)突破性工作由國內(nèi)多個(gè)科研團(tuán)隊(duì)合作完成，彰顯了我國在超導(dǎo)物理基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的深厚積累和強(qiáng)大實(shí)力，并為未來設(shè)計(jì)和應(yīng)用更高臨界溫度的超導(dǎo)材料奠定了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。
 
　　相關(guān)研究成果Pressure induced superconductivity in hybrid Ruddlesden?Popper La5Ni3O11 single crystals于近日在線發(fā)表在《自然-物理學(xué)》(Nature Physics)上。研究工作得到科學(xué)技術(shù)部、國家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中國科學(xué)院等的支持。
 
　　參考資料來源：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
 
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