科学家实现块体镍基高温超导电性

我国科学家牵头的科研团队利用我国综合极端条件实验装置，在一种双镍氧层钙钛矿材料La2PrNi2O7中，实现了块体高温超导电性，并揭示了镍基高温超导体的结构起源。

该研究由中国科学院物理研究所程金光研究员团队和周睿研究员团队联合国内外多个研究团队完成，相关成果10月2日在国际学术期刊《自然》发表。

综合极端条件实验装置的六面砧高压实验站和强磁场核磁共振实验站的实物照片，以及La2PrNi2O7多晶样品的高压结构演化和超导相图。（中国科学院物理研究所供图）

超导电性是指某些材料在温度降低到某一临界值以下时，电阻突然消失的现象。这种材料被称为超导体，在众多高技术领域拥有巨大应用潜力。然而，超导体要实现超导态，必须要有极低温的环境。找到临界温度更高、更适于应用的超导体，是科学家努力追求的目标。

2023年，我国科研人员发现La3Ni2O7单晶在高压下存在临界温度约80K（约零下193摄氏度）的高温超导电性现象，掀起了镍基高温超导的研究热潮。目前，如何在该体系中实现块体超导态并揭示超导电性的结构起源是关键科学问题。

“零电阻态和完全抗磁性是判定实现超导电性的关键实验证据。”程金光介绍，此项研究中，团队将研究对象转向晶体质量更易控制的多晶样品，采用离子半径较小的镨（Pr）部分替代镧（La），成功抑制了La3Ni2O7中不同镍氧化物共生和内顶角氧空位等问题，制备了高压下临界温度82.5K的La2PrNi2O7多晶样品，并从中成功观测到零电阻态和完全抗磁性。

“该研究结果表明，镍基高温超导电性起源于双镍氧层钙钛矿相，并揭示了微观结构无序对高温超导电性的不利影响，对于镍基高温超导材料的进一步优化设计与合成具有重要指导作用。”周睿说。

综合极端条件实验装置是国家“十二五”重大科技基础设施，已建成国际先进的集极低温、超高压、强磁场和超快光场等综合极端条件为一体的实验装置，可极大提升我国在物质科学及相关领域的基础研究与应用基础研究综合实力。（记者张泉）