中国学者在镍基超导领域的又一重要进展，清华大学与中科院物理所带来最新研究成果

近日，中国学者又在镍基超导研究领域取得了新进展，我们来简单了解一下。9月15日，在材料领域顶级期刊《Nature Materials》上，清华大学王亚愚与中国科学院物理研究所陈震、程金光合作，作为共同通讯作者发表了最新研究成果。该研究报道了La₂PrNi₂O₇+δ中晶间氧的有序排列及其与超导性的竞争关系。镍基超导材料La₃Ni₂O₇的一个待解之谜在于氧含量的作用：适度充氧可增强超导性，而高压氧退火却会抑制超导性。该研究结合多切片电子叠层成像技术与电子能量损失谱技术，发现Pr掺杂可减少氧空位，并稳定接近化学计量比的La₂PrNi₂O₇结构。值得注意的是，高压氧退火会引入间隙氧原子，这些原子排列成条纹有序的超结构，产生过量空穴载流子并改变电子结构，最终在压力下抑制超导性。

总之，该研究首次直观地揭示了镍基超导材料氧含量调控超导的微观机理，揭示了双层镍酸盐中间隙氧有序与超导性之间的竞争关系，即氧空位对超导不利，但过量的间隙氧也会抑制超导。这与铜酸盐形成了鲜明对比——在铜酸盐中，类似的氧有序现象被证实可诱导超导性。该研究为理解配对机制提供了关键见解，并为设计更稳定的超导相提供了指导原则。据了解，该文章于今年3月21日向《Nature Materials》杂志投稿，文章在8月14日被接受，如今正式发表，不到半年，还是算快的了。

本文的第一完成单位为清华大学，最后通讯作者为我们此前介绍过的王亚愚。他生于1975年，1998年本科毕业于中国科学技术大学，2004年博士毕业于美国普林斯顿大学。博士毕业后他先后在加州大学伯克利分校任Miller Research Fellow和麻省理工学院做访问学者，2007年底回国加入清华大学至今，他目前为清华大学物理系教授，发展规划处处长和学科办主任等。他的研究领域包括强关联电子系统、高温超导、拓扑量子物态等，他曾先后获得过William L. McMillan Award（麦克米兰奖），中国青年科技奖，黄昆物理奖，科学探索奖和新基石研究员项目等荣誉。今年4月，他和合作者还在Nature上报道了自旋翻转与倒转下的反铁磁量子反常霍尔效应，详见：清华大学两天内连发Nature和Science；院士候选人王亚愚等带来最新成果。

值得一提的是，本文的3位通讯作者在此前国内学者的一系列关于镍基超导的研究中也做出了重要贡献。去年6月5日，陈震就跟王亚禺、中山大学王猛和南京大学卢毅合作在Nature上发表了关于La₃Ni₂O₇-δ中氧空位与自掺杂配体空穴的可视化研究的文章；而去年10月，中科院物理研究所程金光、周睿、王宁宁则和东京大学Yoshiya Uwatoko合作在Nature上发表了关于在一种Pr掺杂的双镍氧层钙钛矿材料La2PrNi2O7中，实现了块体高温超导电性的文章，详见文章：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。

另外在今年9月5日，中国科学技术大学的陈仙辉、吴涛与上海市极端环境新材料重点实验室曾桥石合作在Nature Physics上发表了关于混合型Ruddlesden‒Popper相La5Ni3O11单晶中的压力诱导超导性的文章；8月18日，南京大学的聂越峰与季殿祥合作在Nature Materials上发表了关于锶（Sr）掺杂的La₃Ni₂O₇薄膜中的超导性的文章；2月17日，南方科技大学薛其坤院士与陈卓昱合作在Nature上发表了关于（La，Pr）3Ni2O7薄膜在环境压力下超导起始温度超过40K的文章等，详见文章：2025首篇的背后，在激烈的竞争中，南科大薛其坤与陈卓昱重磅研究成果终于在Nature正式上线。应该说自2023年中山大学的王猛首次在双层NiO2面结构的La3Ni2O7中发现了在压力诱导下高达80K的超导转变温度后，我国学者持续在镍基超导领域贡献了重要成果。