摘要：高温超导性是凝聚态物理中的研究热点，特别是30 K以上的常压超导性。自从Bednorz和Müller在1986年发现铜氧化物（铜酸盐）具有高温超导性以来，科学家们一直致力于寻找其他具有类似特性的氧化物系统，尤其是探索非铜氧化物是否也能实现高温超导。尽管在镍氧化

研究背景

高温超导性是凝聚态物理中的研究热点，特别是30 K以上的常压超导性。自从Bednorz和Müller在1986年发现铜氧化物（铜酸盐）具有高温超导性以来，科学家们一直致力于寻找其他具有类似特性的氧化物系统，尤其是探索非铜氧化物是否也能实现高温超导。尽管在镍氧化物（镍酸盐）中观察到了超导性，但在常压下、无晶格压缩、且没有铜的镍氧化物中，30 K以上的Cooper配对仍未得到证实，这成为了一个难解的挑战。

成果简介

为了解决这一问题，新加坡国立大学（National University of Singapore）S. Lin Er Chow, Zhaoyang Luo & A. Ariando研究团队在镍酸盐的研究中取得了重要进展，尤其是在掺孔的d9-x型镍氧化物（Sm-Eu-Ca-Sr）NiO2薄膜中，首次实现了接近40 K的常压高温超导性，且几乎没有晶格压缩。研究还发现，这些材料展示了零电阻态和迈斯纳效应，表明其具有典型的超导特性。

该研究工作在“Nature”期刊上发表了题为“Bulk superconductivity near 40 K in hole-doped SmNiO2 at ambient pressure”的最新论文。

该研究不仅突破了镍氧化物的传统理解，且为实现更高温度的超导性提供了新的思路，展示了强关联d电子金属氧化物作为超导材料的潜力。这些成果为深入探讨高温超导性、尤其是非铜基材料中的Cooper配对机制提供了重要的实验依据和理论支持。

研究亮点

1. 实验首次在常压下，在掺孔的d9-x型镍氧化物（Sm-Eu-Ca-Sr）NiO2薄膜中，观察到了接近40 K的高温超导性，且几乎没有晶格压缩。

2. 实验通过制备和表征掺孔镍氧化物薄膜，得到了在31 K下的零电阻态和迈斯纳效应，证明了该材料具备超导性。通过测量电阻率，发现材料具有超低电阻率（约0.01 mΩ·cm）和高残余电阻率比（可达10），表明其高质量的晶体结构。

3. 该研究表明，通过利用强关联的d电子金属氧化物，超越铜氧化物，有可能实现高温超导性，为探索和理解高温Cooper配对提供了新的方向和平台。

图文解读

图1 超导 Sm1-x-y-zEuxCaySrzNiO2，SECS氧化镍薄膜的结构信息。

图2 超导SECS氧化镍薄膜的输运特性。

图4 氧化镍薄膜中的迈斯纳态。

图5 超导-氧化镍的发现。

结论展望

本文通过在无铜的无限层镍氧化物中实现接近40 K的超导性，表明强关联d电子金属氧化物有潜力超越铜酸盐，成为高温超导研究的新平台。这一发现不仅推动了对镍酸盐超导性的进一步探索，也为高温超导理论的发展提供了新的视角。尤其是在与铜酸盐对比时，镍酸盐表现出不同的电荷转移间隙特征，这为理解非常规高温Cooper配对的普遍机制提供了新的线索。

其次，文章提出了高温超导性与反铁磁相互作用、跃迁和核质量等物理参数的关联，建议进一步研究这些因素在哈伯德模型中的作用，以深化对高温超导机制的理解。最后，本文为开发超越铜酸盐的层状氧化物高温超导材料开辟了新方向，推动了超导材料研究领域的多样化进展，未来有望为能源、量子计算等领域提供新的应用可能。

文献信息

Chow, S.L.E., Luo, Z. & Ariando, A. Bulk superconductivity near 40 K in hole-doped SmNiO2 at ambient pressure. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-08893-4

来源：华算科技