NSR专题 | 镍基超导机制的探索（特邀编辑：张富春 & 王猛）
镍氧化物超导体已经成为一个全新的高温超导材料体系，不仅在压力下发现了液氮温区超导电性，在薄膜样品中常压下也实现了超过麦克米兰极限温度的超导。《国家科学评论》（National Science Review，NSR）2025年第10期出版了“镍基超导机制的探索”专题（特邀编辑：张富春&王猛），共收录7篇高水平论文，包含1篇Editorial、5篇Article和1篇Review，总结评述镍氧化物超导体研究现状，并呈现镍氧化物超导块材和薄膜材料实验、理论的最新研究成果。
👉本期链接：
https://academic.oup.com/nsr/issue/12/10
Special Topic:
Uncovering the Mechanism of Nickelate Superconductors
✦专题篇目✦
GUEST EDITORIAL
The preface: Nickelates—a new playground for high-Tc superconductivity
Meng Wang and Fu-Chun Zhang
Natl Sci Rev 2025, 12(10): nwaf322
https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf322
“镍基超导机制的探索”专题前言
通讯作者：王猛（中山大学）、张富春（中国科学院大学）
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王猛 | 张富春 |
本文为NSR"镍基超导机制的探索"专题特邀编者按。自2019年发现镍酸盐超导后，双层RP相在高压/薄膜下实现40K以上超导，成为高温超导新家族。专题系统研究了其结构特性、电子态及与铜氧化物的差异，重点探讨高压合成、缺陷和密度波等问题，包括迈斯纳效应观测、键角关联、薄膜轨道贡献等理论实验成果，揭示了轨道-电子-结构耦合在超导中的关键作用。
RESEARCH ARTICLE
Angle-resolved photoemission spectroscopy of superconducting (La,Pr)3Ni2O7/SrLaAlO4 heterostructures
Peng Li, Guangdi Zhou, Wei Lv, Yueying Li, Changming Yue, Haoliang Huang, Lizhi Xu, Jianchang Shen,Yu Miao, Wenhua Song, Zihao Nie, Yaqi Chen, Heng Wang, Weiqiang Chen, Yaobo Huang, Zhen-Hua Chen, Tian Qian, Junhao Lin, Junfeng He, Yu-Jie Sun, Zhuoyu Chen and Qi-Kun Xue
Natl Sci Rev 2025, 12(10): nwaf205
https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf205
双层结构镍氧化物薄膜超导态的ARPES能带结构
通讯作者：何俊峰（中国科学技术大学）、岳长明、孙煜杰、陈卓昱（南方科技大学）
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岳长明 | 何俊峰 | 孙煜杰 | 陈卓昱 |
本文通过强氧化原子逐层外延技术，在SrLaAlO4衬底上生长了常压下具有40 K超导电性的高质量La2.85Pr0.15Ni2O7薄膜。常压超导的实现使得超导态的能带测量成为可能。角分辨光电子能谱（ARPES）实验结果表明，Ni的3dx2-y2和3dz2轨道均对费米面有贡献。与双层镍氧化物块体材料的常压结构对比，La2.85Pr0.15Ni2O7薄膜的能带结构具有空穴掺杂的特征，这可能源于衬底Sr离子的扩散。
Identification of superconductivity in bilayer nickelate La3Ni2O7 under high pressure up to 100 GPa
Jingyuan Li, Di Peng, Peiyue Ma, Hengyuan Zhang, Zhenfang Xing, Xing Huang, Chaoxin Huang,Mengwu Huo, Deyuan Hu, Zixian Dong, Xiang Chen, Tao Xie, Hongliang Dong, Hualei Sun, Qiaoshi Zeng, Ho-kwang Mao and Meng Wang
Natl Sci Rev 2025, 12(10): nwaf220
https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf220
La3Ni2O7中直流迈斯纳效应和高压下超导演化
通讯作者：曾桥石（北京高压科学研究中心）、孙华蕾、王猛（中山大学）
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孙华蕾 | 曾桥石 | 王猛 |
高压条件下的直流磁化率抗磁信号探测异常困难。本文报道了王猛教授课题组与曾乔石研究员团队合作利用超导量子干涉仪首次成功观测到的直流迈斯纳效应。他们同时将La3Ni2O7的压力-超导相图拓展至104 GPa。该研究结果表明超导与双层NiO6八面体面外Ni-O-Ni键角变为180°相伴而生。
Correlated electronic structures and unconventional superconductivity in bilayer nickelate heterostructures
Changming Yue, Jian-Jian Miao, Haoliang Huang, Yichen Hua, Peng Li, Yueying Li, Guangdi Zhou, Wei Lv,Qishuo Yang, Fan Yang, Hongyi Sun, Yu-Jie Sun, Junhao Lin, Qi-Kun Xue, Zhuoyu Chen and Wei-Qiang Chen
Natl Sci Rev 2025, 12(10): nwaf253
https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf253
揭示双层镍327薄膜的关联电子结构与非常规超导机理
通讯作者：岳长明、陈卓昱、陈伟强（南方科技大学）
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岳长明 | 陈卓昱 | 陈伟强 |
本论文运用密度泛函理论结合团簇动力学平均场理论，通过引入占位库仑排斥势U与实验测得的电子占据数n，成功复现了薄膜电子能带结构。该理论模型预测双层RP相镍氧化物为强自旋涨落诱导的s±波超导，同时指出电子关联在该体系中较为重要。
Imaging the Meissner effect in pressurized bilayer nickelate with integrated multi-parameter quantum sensor
Junyan Wen, Yue Xu, Gang Wang, Ze-Xu He, Yang Chen, Ningning Wang, Tenglong Lu, Xiaoli Ma, Feng Jin,Liucheng Chen, Miao Liu, Jing-Wei Fan, Xiaobing Liu, Xin-Yu Pan, Gang-Qin Liu, Jinguang Cheng and Xiaohui Yu
Natl Sci Rev 2025, 12(10): nwaf268
https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf268
金刚石量子传感实现高压下镍氧化物超导迈斯纳效应直接观测
通讯作者：刘刚钦、程金光、于晓辉（中国科学院物理研究所）
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| 刘刚钦 | 程金光 | 于晓辉 |
本研究通过将金刚石氮空位中心量子传感和高压技术结合，观察到高压下双层镍氧化物La2PrNi2O7和La3Ni2O7-δ在零场冷-场热和场冷过程中磁场减弱以及边缘磁场增强现象，证实了其具有超导迈斯纳效应。本研究还利用金刚石氮空位色心和拉曼光谱进行协同测量，首次在高压下精确得到了样品的超导区域和非超导区域的结构差异，为进一步探究镍氧化物的超导机制提供了重要的实验基础。
Self-doped molecular Mott insulator for bilayer high-temperature superconducting La3Ni2O7
Zhan Wang, Heng-Jia Zhang, Kun Jiang and Fu-Chun Zhang
Natl Sci Rev 2025, 12(10): nwaf353
https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf353
La3Ni2O7高温超导体的自掺杂分子莫特绝缘体模型
通讯作者：蒋坤（中国科学院物理研究所）、张富春（中国科学院大学）
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| 蒋坤 | 张富春 |
镍基超导La3Ni2O7的发现为高温超导研究开辟了新的平台，其独特的物理性质起源于双层镍氧结构。本文基于强关联效应和层间耦合的相互影响，提出该材料的莫特极限可通过分子莫特绝缘体模型进行描述。通过分子莫特绝缘体的自掺杂效应，实现了La3Ni2O7中类似于铜基超导的高温超导电性。
REVIEW
Recent progress in nickelate superconductors
Yuxin Wang, Kun Jiang, Jianjun Ying, Tao Wu, Jinguang Cheng, Jiangping Hu and Xianhui Chen
Natl Sci Rev 2025, 12(10): nwaf373
https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf373
镍基超导体的最新进展
通讯作者：蒋坤、胡江平（中国科学院物理研究所）、吴涛、陈仙辉（中国科学技术大学）
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蒋坤 | 吴涛 | 胡江平 | 陈仙辉 |
本文系统性回顾梳理了自1999年理论预言掺杂的LaNiO2存在超导电性以来，镍氧化物超导的研究历程。镍氧化物家族具有多种晶体结构和价电子态。空穴掺杂的去顶点氧无限层镍氧化物LaNiO2中的Ni+与铜氧化物超导体中的Cu2+具有相同的3d9价电子态。并且二者都展现出掺杂浓度依赖的超导相图。然而二者又不尽相同：LaNiO2的母体为Mott绝缘体，且费米面附近稀土金属La的5d轨道具有不可忽视的贡献；而铜氧化物的母体为电荷转移绝缘体。该综述详细评述了RP相镍氧化物超导研究的进展，譬如已被大量手段研究的自旋/电荷波有序；同时也指出所面临的挑战：苛刻的高氧压环境单晶合成条件，高质量样品难以获得（普遍存在氧空位，层错）。进一步对比其他结构的PR相镍氧化物（如La4Ni3O10，La5Ni3O11）中发现的压致超导电性，以及La3Ni2O7薄膜的超导电性，将有助于破解镍氧化物超导机理。
来源：国家科学评论