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中山大学物理学院王猛教授团队将镍氧化物超导转变温度提升至100开尔文

稿件来源:物理学院 作者:邱钲阳 编辑:冯贤哲 初审:李建平 审核:陈融融 审定:黄艳 阅读量:

中大新闻网讯(通讯员 邱钲阳)近日,中山大学物理学院王猛教授团队在镍基高温超导研究中取得重要进展。团队在双层Ruddlesden–Popper(RP)相镍氧化物La3-xNdxNi2O7中观测到100.5开尔文的超导转变信号,首次将镍基超导体的超导转变温度提升至100开尔文以上,刷新了该体系已报道的最高纪录。相关成果以“High-temperature superconductivity at 100 K in La3-xNdxNi2O7”为题,发表于国际学术期刊Nature Communications。

2023年,王猛教授团队在双层RP相镍氧化物La3Ni2O7中首次发现压力诱导的80开尔文超导电性,镍氧化物由此成为继铜基、铁基之后的第三类高温超导体系。通过元素掺杂引入化学压力来调控晶格,是揭示超导机理、进一步提升转变温度的重要途径。

此次研究中,团队经过长期探索,采用溶胶–凝胶法制备了一系列钕(Nd)掺杂的双层RP相镍氧化物样品,并依托自主搭建的高压实验平台开展系统测试。研究发现,随着Nd掺杂比例增加,材料晶格结构发生变化,超导转变温度整体呈上升趋势。其中,电阻测量显示,La0.9Nd2.1Ni2O7样品的超导转变起始温度达到93开尔文,电阻导数中显示97 开尔文的起始温度。北京高压科学中心Viktor V. Struzhkin研究员团队进一步采用微波射频技术测量,分别在La0.6Nd2.4Ni2O7和La0.9Nd2.1Ni2O7样品中观测到98开尔文和100.5开尔文的超导转变信号,首次将镍基超导体的超导转变温度提升至100开尔文以上。

此外,团队通过比较块体与薄膜样品的实验数据,发现双层RP相镍氧化物的最高超导转变温度与c轴晶格常数呈负相关,即c轴晶格常数越小,最高超导转变温度越高。这一发现为通过晶格结构调控进一步提升镍氧化物超导转变温度提供了新思路,也为深入理解该体系的超导机理提供了重要依据。

本项研究由中山大学物理学院王猛教授团队、北京高压科学中心Viktor V. Struzhkin研究员团队、中山大学理学院孙华蕾副教授团队合作完成。主要实验工作由物理学院博士研究生邱钲阳、陈俊峰,北京高压科学中心Dmitrii V. Semenok博士,中山大学理学院硕士研究生钟清艺等人共同完成。结构表征研究在上海同步辐射光源BL17UM线站完成。

本研究得到国家自然科学基金委、科技部、教育部、广东省、广州市、深圳市等科技计划项目支持,主要研究工作依托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和我校物理学院公共科研平台开展。

论文链接:https://doi.org/10.1038/s41467-026-76534-z