霍梦五博士在《物理实验》杂志发表封面文章

      《物理实验》2025 年第 2 期发表了霍梦五博士与王猛教授撰写的封面文章，题目为《压力下镍氧化物中高温超导电性研究进展》。该文总结了近年来国内外在镍氧化物高温超导研究领域所取得的重要实验成果，着重探讨了具有双层和三层镍氧面结构的 La3Ni2O7和 La4Ni3O10 等块体材料在压力作用下的超导电性研究。

      文章首先回顾了非常规超导体的研究现状以及镍氧化物超导电性的探索历程。2019年，研究人员于无限层结构Nd0.85Sr0.15NiO2薄膜中首次观测到约15 K的超导电性。2023年，本课题组联合国内外多个研究团队，在双层结构的La3Ni2O7体系中发现压力作用下约80 K的超导转变，使其成为继铜氧化物之后第二类进入液氮温区的非常规超导体。随后，多个研究团队在La4Ni3O10和Pr4Ni3O10中亦发现压力下约30 K的超导电性。系列进展标志着镍氧化物成为一类新的高温超导材料体系。

      综述梳理了压力下镍氧化物的晶体结构和电子态演化相图。压力下伴随着超导电性的出现，镍氧化物La3Ni2O7和La4Ni3O10均发生结构相变，在高压条件下呈现四方相晶体结构，具体表现为层间Ni - O - Ni键角变化为180°，同时密度波序温度在压力下逐渐被抑制。角分辨光电子能谱实验结果以及第一性原理计算结果均表明，常压下费米面附近的电子能带主要由Ni-3dx2-y2和3dz2轨道构成。层间Ni-3dz2轨道与O-2pz轨道杂化形成σ键，该轨道电子的金属化被视作镍氧化物中超导电性（高压下）出现的关键因素。此外，还介绍了实验中运用扫描透射电子显微镜技术直接观测到La3Ni2O7中层间顶点氧存在缺位的结果，这也从实验上给出了高压下超导态与氧含量密切相关的原因。同时指出，镍氧化物具有独特的层间顶点氧与层间耦合特性，呈现出与铜氧化物和铁基超导体均不同的磁性关联超导特征。

      文章还总结了该研究领域面临的诸多难题，包括块体中超导态仅出现在高压环境、样品氧含量难以精准控制、不同实验组的测量结果存在差异等。未来研究将致力于通过化学压力离子替代施加化学压力、优化单晶生长工艺、探索更多的镍氧化物超导体系等方式，推动实现常压下的高温超导电性，为揭示其超导机理创造条件。

原文链接：https://wlsy.nenu.edu.cn/2502hmw.pdf