中科院物理所与东京大学联手！高温超导领域重磅突破，科学界震撼！

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高温超导研究进展

近期，La3Ni2O7这一Ruddlesden-Popper（R-P）双层镍酸盐在高压条件下展现出高温超导的特性，引起了广泛关注。研究表明，在超过14 GPa的压力下，该材料的超导特性得到了进一步验证，尤其是在静水压力下实现了零电阻状态。然而，由于超导体积分数较低，抗磁信号的缺失使得超导特征的确认变得复杂。此外，新的多晶体和相互竞争的R-P相的存在也对高温超导相的识别造成了障碍。因此，明确体超导的特性及其起源成为了当前研究的重点。

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研究团队与成果

2024年10月2日，中国科学院物理研究所的副所长程金光，周睿研究员和王宁宁博士，与东京大学的Yoshiya Uwatoko教授及其他研究人员合作，在《Nature》期刊上发表了题为“Bulk high-temperature superconductivity in pressurized tetragonal La2PrNi2O7”的论文。该研究的共同第一作者包括王宁宁博士、王罡博士生、沈晓玲特任研究员和侯钧博士生。论文的通讯作者为程金光研究员、王宁宁博士、周睿研究员和Yoshiya Uwatoko教授。

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研究方法与发现

研究团队采用溶胶-凝胶法合成了Pr掺杂的La3-xPrxNi2O7-d多晶样品，并通过多种表征手段对其晶体结构和微观特性进行了详细分析。研究发现，Pr的掺入有效抑制了不同R-P相的共生现象，使得样品接近纯净的双层结构。在压力达到约11 GPa时，样品经历了正交到四方的相变，随之而来的高温超导特性在18至20 GPa时表现出最高的超导转变温度，分别为82.5K和60K。

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超导特性验证

在15 GPa以上的压力下，研究团队检测到了明显的抗磁信号，表明样品具备体超导特性。通过与其他超导体的对比，估计其超导屏蔽体积分数可达到97%。这些结果为体超导的存在提供了重要的实验证据，并为进一步研究双层镍酸盐中的高温超导提供了新的方向。

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结论与展望

该研究不仅解决了关于La3Ni2O7高温超导起源的争议，还指出了不同R-P相的共生对体超导的不利影响。通过使用离子半径较小的稀土元素替代La，研究团队成功抑制了结构无序，为实现体超导提供了新的思路。这一发现将为镍基高温超导材料的设计与合成提供指导，推动相关研究的进展。

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