本站讯 7月17日，中国海洋大学与复旦大学、中国科学院物理研究所、北京高压科学研究中心等团队的合作研究成果《Superconductivity in pressurized trilayer La4Ni3O10-δ single crystals》在国际顶级学术期刊《自然》（Nature）在线发表，Nature同期在“新闻和观点”（News&Views）专栏对该成果进行了亮点推荐和介绍。中国海大信息科学与工程学部物理与光电工程学院泮丙营副教授为论文的共同第一作者。
超导是一种宏观量子态，处于超导态的物质不仅没有电阻，还表现出完全抗磁性。超导材料可以被应用在电力传输、医学成像、磁悬浮列车、量子计算等领域，有望引领未来工业革命。超导应用的最大瓶颈是其较低的超导温度，发现高温甚至室温超导材料是现代物理学研究的一个“圣杯”，更是科学界孜孜以求的目标。1986年，J.G.Bednorz和K.A.Müller等人合成了铜氧化物高温超导材料，并迅速引起了研究热潮，但其高温超导的微观机理至今仍不完全明确。几十年来，科学家们试图在其他体系中找到高温超导的迹象，以更深入了解高温超导机理之谜。直到2023年，我国科学家发现了第二种非常规高温超导材料——镍氧化物超导体La3Ni2O7。在压力下，La3Ni2O7的超导温度可达80K。然而，这种材料难以形成体超导，严重限制了对其本征超导性质的研究。
中国海洋大学与复旦大学等几个研究团队通力合作，发现了三层镍氧化物La4Ni3O10单晶中压力诱导的体超导电性。该研究利用高压浮区炉技术合成出了高质量纯相La4Ni3O10单晶样品，并基于金刚石对顶砧技术产生的超高压力环境进行了电输运和交流抗磁测试。研究发现，随压力和温度的变化，La4Ni3O10经历了电荷/自旋密度波态、奇异金属态、超导态和晶格结构相变。在69GPa压力下，La4Ni3O10的超导临界温度可达30K，并且其超导体积分数达到86%，证实了镍氧化物的体超导特性。
La4Ni3O10单晶样品（a）、压力下的相图（b）及压力下的零电阻（c）和抗磁性(d)
与具有双层NiO2面结构的La3Ni2O7相比，La4Ni3O10晶体中具有独特的三层NiO2面结构，从而使外层和内层NiO2面具有不同的化学环境，而且它的自旋关联也较强，因此非常适合用于研究层间耦合、电荷转移和自旋涨落等因素在镍氧化物高温超导电性形成中的作用，为更严格的微观理论模型提供关键线索。
论文的共同通讯作者为复旦大学赵俊教授、中国科学院物理研究所郭建刚研究员、北京高压科学研究中心曾桥石研究员。复旦大学物理学系博士后朱英浩、北京高压科学研究中心博士生彭帝、复旦大学物理系张恩康、中国海洋大学泮丙营副教授、中国科学院物理研究所陈旭工程师为共同第一作者。
通讯员：王志敏
编辑：刘莅
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