科技日报记者 王春
超导体因巨大应用潜力备受关注，寻找新型高温超导体是科学界孜孜以求的目标。复旦大学物理学系赵俊团队利用高压光学浮区技术，成功生长了三层镍氧化物La4Ni3O10高质量单晶样品，证实了镍氧化物中具有压力诱导的体超导电性，其超导体积分数达到86%，这意味着又一新型高温超导体被发现。该项研究成果于北京时间7月17日晚发表于最新一期《自然》。
最新研究成果刊发于《自然》。复旦大学供图
多年来，世界各国科学家围绕高温超导现象进行了各种形式的深入研究，但经过近四十年努力，其形成机理仍是未解之谜。研究高温超导的一个重要课题，就是寻找新型高温超导体。一方面，人们希望从新的角度寻找理解高温超导机理的线索，另一方面，新的材料体系也可能提供新的应用前景。
“高温超导研究的突破大多由实验特别是新超导体的发现驱动，迄今为止还有很多现有理论无法完全解释的现象。”赵俊介绍，“镍氧化物单晶样品的生长条件十分苛刻，需要在特定的高氧压的环境中，保持高温和尖锐的温度梯度，才能实现单晶样品的稳定生长。由于成相的氧压窗口很小，因此容易出现多种成分的镍氧化物层状共生的现象，且生长过程中极易出现大量顶点氧位置的缺陷，这可能是镍氧化物超导含量低的原因。”
团队利用高压光学浮区技术生长了大批样品，最终成功合成了纯相三层La4Ni3O10镍氧化物单晶样品。接着，团队开展了一系列中子衍射和X射线衍射测量，精确测定了材料的晶格结构和氧原子坐标及含量，发现其中几乎没有顶点氧缺陷。
以高质量单晶样品为基础，团队与合作者利用金刚石对顶砧技术，发现了La4Ni3O10压力诱导的超导零电阻现象，在69吉帕压力下，超导临界温度达到30开尔文。根据抗磁性数据估算，该单晶样品的超导体积分数高达86%，证实了镍氧化物的体超导性质。
这项研究结果还精细刻画了La4Ni3O10体系在压力下的超导相图，阐明了电荷密度波/自旋密度波、超导、奇异金属行为和晶体结构相变在相图中的关系。
