镍基超导体的最新研究进展│NSR

高温超导材料的探索一直是凝聚态物理领域的核心科学难题。继铜氧化物超导体和铁基超导体之后，镍基氧化物凭借其独特的电子结构与多层晶体结构特性，迅速成为新的超导研究焦点。镍氧化物的发现不仅为高温超导研究开辟了新的方向，也为揭示超导机理提供了重要参照体系。

近期，中国科学院物理研究所、中国科学技术大学等多家单位的联合团队对镍基氧化物超导研究的最新进展进行了系统梳理，并在《国家科学评论》发表了题为“Recent progress in nickelate superconductors”的综述文章，蒋坤研究员、吴涛教授、胡江平研究员及陈仙辉教授为共同通讯作者。

作为最早被关注的镍基氧化物，LaNiO2在理论预测阶段便因其电子构型与高温铜氧化物类似而受到重视：Ni1+的3d9态与Cu2+在层状结构中的电子分布相仿，这提示LaNiO2可能具备超导特性。然而，这一设想直到2019年才首次被实验证实—研究人员在Nd0.8Sr0.2NiO2薄膜中观察到约15 K 的超导转变，由此开启了镍基超导的研究新篇章。此后，研究人员的关注逐步扩展至双层、三层乃至更多层数的镍氧化物体系。

镍酸盐的晶体结构、Ni的价态及外层电子排布

2023年的一项突破性研究表明，双层La3Ni2O7在高压下呈现出高温超导性，其转变温度高达80 K，刷新了镍氧化物超导的新纪录。紧接着，2024年研究人员通过衬底应变调控，在常压下的La3Ni2O7薄膜中也成功实现超导，这一成果进一步拓宽了该体系的实验平台。与此同时，三层La4Ni3O10及多层镍氧化物也被证实具有超导电性，丰富了镍氧化物超导的材料谱系。

研究表明，这些镍氧化物材料普遍存在密度波、磁序与超导共存的现象，其电子结构的精细调控及配对对称性问题逐渐成为研究重点。此外，该领域仍面临若干核心挑战：一是高质量单晶及薄膜的制备难度较大；二是缺陷与晶格无序对电子性质的影响尚未完全明确；三是超导机制及电子配对方式存在学术争议。未来，科学家将依托先进的谱学技术、创新实验手段及理论模型的结合，进一步揭示镍氧化物超导的本质，为理解高温超导现象提供新视角，也为新型高温超导材料的发现与应用奠定基础。