超导La2PrNi2O7在高压下的新发现！

【研究背景】

镍酸盐材料因其在高温超导、电子自旋和光电性能等领域的潜在应用而受到广泛关注。Ruddlesden-Popper (R–P) 镍酸盐，特别是双层镍酸盐 La3Ni2O7，由于其独特的层状结构和可调节的电学性质，在高温超导 (HTSC) 研究中展现出重要的前景。与传统的超导材料相比，镍酸盐具有较高的超导转变温度和优异的电子输运性能等优点。然而，La3Ni2O7 的实际应用受限于其复杂的相行为和低超导体积分数等问题，这带来了识别超导相位的挑战。

近日，来自，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心的程金光团队联合物理所、日本东京大学和美国橡树岭国家实验室的多个研究团队在 La2PrNi2O7 多晶样品的研究中取得了新进展。该团队通过掺铈 (Pr) 的方式有效抑制了不同 R–P 相的混生，成功制备出近乎纯的双层结构 La2PrNi2O7。

研究发现，在约 11 GPa 的压力下，该材料发生了从正交相到四方相的结构转变，并在进一步压缩下逐渐展现出 HTSC 特性。在 18-20 GPa 的压力条件下，该材料的超导转变温度达到最高值，这在已知的镍酸盐超导体中是最高的。通过检测到的抗磁信号，成功证明了块状 HTSC 的存在，且超导屏蔽体积分数显著。

【表征解读】

本文通过多种表征手段系统地研究了La3-xPrxNi2O7-delta的相行为和超导特性。首先，利用X射线衍射（XRD）对样品的相纯度进行了评估，发现327相与4310和214相的相互生长对体相高温超导体（HTSC）造成了不利影响，这一发现揭示了相互生长现象在钙钛矿结构中可能对超导性产生的影响。作者针对这一现象，通过高角环形暗场扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）对微观结构进行了深入分析，明确了不同相之间的界面结构及其对超导特性的影响。

在这项研究中，作者特别关注了La3-xPrxNi2O7-delta的高压超导性，通过高压单晶X射线衍射（SXRD）技术，作者详细探讨了在高压条件下，La2PrNi2O7的晶体结构变化及其与超导性的关系。实验结果显示，经过La的部分替代，抑制了327相与其他R-P相的互生长，从而成功实现了在高压四方相中获得显著的超导转变温度（Tc）和超导体积分数（fsc），为探究双层镍酸盐的高温超导机制提供了理想的平台。

此外，本文还通过热重分析（TGA）测量对样品的热稳定性进行了评估，验证了在高温下材料的相对稳定性，为后续的高温超导特性研究奠定了基础。结合电阻率（ρ(T)）和磁化率（χ(T)）的温度依赖性测量，结果表明，La2PrNi2O7在高压下展现出优异的超导性能，这进一步证明了材料的潜在应用价值。

总之，经过以上多种表征手段的深入分析，作者明确了La2PrNi2O7的微观机理及其与高温超导性之间的关联。通过对相互生长现象的抑制和高压条件下的优化，成功制备出新型的高温超导材料，推动了镍酸盐高温超导研究的进展。本文的研究为深入理解镍酸盐超导体的物理机制及其应用提供了重要的实验依据和理论支持。

 La3Ni2O7-δ和La2PrNi2O7多晶样品的微观结构表征

参考文献：Wang, N., Wang, G., Shen, X. et al. Bulk high-temperature superconductivity in pressurized tetragonal La2PrNi2O7. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07996-8