液氮温区镍氧化物高温超导体的发现

非常规超导材料探索和机理研究是物理学中重要的研究内容和科学问题。目前主要的非常规超导体材料包括重费米子超导体、铜氧化物高温超导体和铁基超导体。其中只有铜氧化物超导临界温度高于液氮沸点77 K,处于液氮温区。镍氧化物与铜氧化物具有相似的材料结构体系,其中+1价镍离子与+2价铜离子具有相同的电子填充数,是此前研究人员探索超导电性的重点。具有钙钛矿结构单元、双镍氧层的La₃Ni₂O₇中镍的价态为+2.5,常压下呈现顺磁性的金属态。近期作者在14 GPa压力下的La₃Ni₂O₇单晶样品中发现了高达80 K的超导临界温度,超出此前理论预期。文章将简要介绍非常规超导材料体系的研究历史、La₃Ni₂O₇单晶样品的生长方法、常压下的物理性质和高压下的结构表征、以及通过电学和磁性测量对超导电性的确认。