研究證實鎳氧化物的高溫超導(dǎo)特性
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近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所劉曉迪團隊，聯(lián)合吉林大學(xué)黃曉麗團隊、中山大學(xué)王猛團隊，利用金剛石氮-空位（NV）色心以及電輸運手段，在高壓下的鑭鎳氧（La3Ni2O7???）單晶材料中同步觀測到超導(dǎo)零電阻和邁斯納效應(yīng)，證實鑭鎳氧材料的超導(dǎo)抗磁性，為高溫超導(dǎo)材料研究提供了實驗證據(jù)。
2023年，鑭鎳氧材料在高壓環(huán)境下被報道具有零電阻特性，其轉(zhuǎn)變溫度約為80 K。然而，超導(dǎo)體的判定需要同時滿足零電阻和抗磁性兩大特征。受限于樣品質(zhì)量和高壓測量條件等技術(shù)瓶頸，鎳氧化物是否具有完全抗磁性存在爭議。
為攻克超導(dǎo)抗磁性測量難題，研究團隊將金剛石NV色心量子傳感與高壓金剛石對頂砧技術(shù)相結(jié)合，自主搭建基于固態(tài)色心量子傳感的高壓低溫磁探測系統(tǒng)，實現(xiàn)了對La3Ni2O7???單晶局部抗磁性的原位高靈敏度檢測。進一步，研究人員將該技術(shù)與四探針電輸運測量結(jié)合，在同一塊單晶樣品上同步觀測到存在零電阻和邁斯納效應(yīng)，為La3Ni2O7???的超導(dǎo)屬性判定提供了相互印證的雙重實驗證據(jù)。
科研團隊通過系統(tǒng)的壓力調(diào)控實驗，揭示了La3Ni2O7???單晶的超導(dǎo)特性隨壓力變化的演化規(guī)律。團隊采用基于自旋量子傳感原理的金剛石NV色心技術(shù)開展研究。這一技術(shù)在磁測量領(lǐng)域具有優(yōu)異的靈敏度和空間分辨率。即使在高壓環(huán)境和材料不均勻性的極端實驗條件下，NV色心量子傳感技術(shù)仍展現(xiàn)出高靈敏度和高分辨率。借助這一技術(shù)，團隊實現(xiàn)了對金剛石壓砧中高壓非均勻超導(dǎo)樣品局部抗磁性的高靈敏度檢測，測量精度達到微米級空間分辨。
上述研究證實了La3Ni2O7???體系的高溫超導(dǎo)特性，凸顯出NV色心技術(shù)在極端環(huán)境磁性測量領(lǐng)域的優(yōu)勢。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會、科學(xué)技術(shù)部、中國科學(xué)院等的支持。
La3Ni2O7???單晶邁斯納效應(yīng)的測量
La3Ni2O7???單晶的電阻曲線
