中山大學物理學院王猛教授領(lǐng)導的團隊與相關(guān)單位人員合作，首次在實驗上發(fā)現(xiàn)一種在液氮溫區(qū)壓力下實現(xiàn)的鎳氧化物超導體，文章于2023年7月12日在《自然》雜志在線發(fā)表[1]。這是我國科學家在國際高溫超導研究領(lǐng)域做出的一項突破性科學成果，時隔36年，科學家們終于在繼銅氧化物之后，發(fā)現(xiàn)了第二類突破液氮溫度(77K)的非常規(guī)超導家族，為高溫超導機理和應用研究點燃了新的希望。之前，我國科學家在銅氧化物和鐵基超導體研究中都做出過重要貢獻，相關(guān)研究團隊分別在1990年和2013年兩次獲得國家自然科學一等獎。在本項工作中，北京同步輻射裝置為鎳氧化物超導體在高壓條件下的結(jié)構(gòu)研究也做出了貢獻。

中山大學王猛教授領(lǐng)導的實驗團隊，耗時三年半，通過不斷努力成功生長了鎳氧化物La3Ni2O7單晶，隨后在自主搭建的高壓實驗研究平臺以及華南理工大學、北京同步輻射裝置、中國科學院物理研究所開展實驗研究，很快在實驗上確定了此單晶材料在壓力下轉(zhuǎn)變?yōu)橐旱獪貐^(qū)的高溫超導體，超導轉(zhuǎn)變溫度高達80K。

此前，研究人員一直在正1價鎳氧化物材料體系中探索超導電性，而本次發(fā)現(xiàn)高溫超導的鎳氧化物，鎳的價態(tài)為+2.5價，完全超出人們的預期，其電子結(jié)構(gòu)、磁性與銅氧化物完全不同。通過鎳氧化物高溫超導電性的研究將對理解高溫超導機理帶來很多新的啟示，有可能促使人們徹底解決高溫超導機理。這些機理研究的前提是要搞清楚La3Ni2O7高壓下的結(jié)構(gòu)，本研究在北京同步輻射裝置4W2-高壓實驗站完成了La3Ni2O7原位高壓X射線衍射實驗，通過分析實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)La3Ni2O7在10 GPa左右從Amam相轉(zhuǎn)變?yōu)镕mmm相，并獲得了兩相的壓縮特性，結(jié)合理論計算，深入探討了其超導機理。鎳氧化物高溫超導體的發(fā)現(xiàn)拓展了人們探索高溫超導材料，研究高溫超導應用的材料體系，可以為人們設(shè)計、合成高溫超導材料提供指引。

本項目工作中高壓X射線衍射實驗是在北京同步輻射裝置4W2-高壓實驗站完成的。該實驗站經(jīng)過歷任線站負責人劉景研究員、李曉東研究員、李延春副研究員以及全體運行人員的努力，已建成了集合多種實驗方法和多種樣品環(huán)境的高壓專用線站;更值得一提是的，本文第一作者中山大學孫華蕾副研究員和文章合作者華南理工大學唐玲云博士均為4W2-高壓實驗站往屆畢業(yè)生。

圖1. La3Ni2O7單晶樣品高壓下的電阻、抗磁性及超導上臨界磁場擬合。

圖2. La3Ni2O7高壓下的同步輻射測量及結(jié)構(gòu)分析。