【儀表網 研發快訊】近期，中國科學院合肥物質院固體所劉曉迪研究員團隊聯合吉林大學黃曉麗教授團隊、中山大學王猛教授團隊利用金剛石氮-空位(Nitrogen vacancy, 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零電阻和邁斯納效應，證實了鑭鎳氧材料的超導抗磁性，為這類高溫超導材料的研究提供了堅實的實驗證據。相關結果發表在Physical Review Letters 上。
2023年，鑭鎳氧材料在高壓環境下被報道具有零電阻特性，其轉變溫度約為80 K，這一發現迅速引發了凝聚態物理領域的廣泛關注。然而，超導的判定需要同時滿足零電阻和抗磁性(邁斯納效應)兩大特征。受限于高壓條件下超導體積分數較低，以及傳統磁測量技術在高壓力環境中的技術瓶頸，鑭鎳氧材料是否具有邁斯納效應仍存在爭議。
為攻克超導抗磁性測量這一難題，研究團隊創新性地將金剛石NV色心量子傳感與高壓金剛石對頂砧技術相結合，自主搭建了基于固態色心量子傳感的高壓低溫磁探測系統，實現了對La3Ni2O7−??單晶局部抗磁性的原位高靈敏度檢測。進一步通過將該技術與四探針電輸運測量結合，研究人員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，為La3Ni2O7−??的超導屬性判定提供了相互印證的雙重實驗證據。
研究團隊通過系統的壓力調控實驗，成功揭示了La3Ni2O7−??單晶的超導特性隨壓力變化的演化規律。該研究采用基于自旋量子傳感原理的金剛石NV色心技術，該技術在磁測量領域具有優異的靈敏度和空間分辨率。即使在高壓環境和材料不均勻性的極端實驗條件下，NV色心量子傳感技術仍展現出高靈敏度和高分辨率。借助這一技術，研究人員成功實現了對金剛石壓砧中高壓非均勻超導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。
該研究不僅證實了La3Ni2O7−??體系的高溫超導特性，更凸顯出NV色心技術在極端環境磁性測量領域不可替代的獨特優勢。
合肥物質院為論文的第一單位，合肥物質院劉曉迪研究員、中山大學王猛教授和吉林大學黃曉麗教授為論文共同通訊作者，合肥物質院博士生劉琳和吉林大學博士生郭鑒寧為論文的共同第一作者。上述工作得到了國家自然科學基金、科技部、中國科學院青年創新促進會、合肥物質院院長基金等項目的支持。
圖1. La3Ni2O7−??單晶邁斯納效應的測量。
圖2. La3Ni2O7−??單晶的電阻曲線。
所有評論僅代表網友意見，與本站立場無關。