今日速览: 今日的亮点工作聚焦于对混合型Ruddlesden-Popper镍酸盐电子结构的深入理解。在[1]中,研究团队利用极低温扫描隧道显微镜/谱首次在(La,Pr)₃Ni₂O₇薄膜中观测到能量对称、平底U形超导能隙,其零残余态密度且能隙超过40 meV,并在常压下实现超过20 K的零电阻温度;能隙的温度与磁场依赖特性表明极低温下存在无节点能隙函数,揭示了双层镍氧化物高温超导的本质。在[2]中,通过动量分辨与偏振分辨RIXS系统比较了未掺杂无限层PrNiO₂与绝缘CaCuO₂的自旋与轨道激发,发现两者均支持三维反铁磁有序且自旋-自旋关联三维性类似,但Ni-dxy峰能量显著偏低且色散方向相反,归因于轨道超交换耦合机制的不同,同时镍酸盐中自旋涨落能量更小、掺杂电荷局域化更强。两项工作分别从超导能隙和磁性轨道动力学角度,深化了对镍基超导体系电子结构与配对机制的认识。 本期论文投稿处理时间范围:2026-05-18 08:00 至 2026-05-18 08:00(北京时间)。

1. Observation of flat-bottom U-shaped energy gap in high-Tc nickelate (La,Pr)3Ni2O7 thin films

总结: 利用极低温扫描隧道显微镜/谱和电输运测量,本研究首次在(La,Pr)₃Ni₂O₇薄膜中观测到能量对称、平底U形超导能隙,其零残余态密度且能隙大小超过40 meV。输运测量显示该薄膜在常压下具有超过40 K的起始超导转变温度和超过20 K的零电阻温度。隧穿谱呈现非常规的温度演化:随温度升高,U形能隙迅速填充并转变为V形能隙;同时,在14特斯拉的c轴磁场下能隙减小。这些温度与磁场依赖特性符合超导能隙行为,表明在极低温下存在无节点能隙函数。该发现揭示了双层镍氧化物高温超导的本质,并为在常压或零压下实现液氮沸点以上超导温度提供了重要启示。


2. Spin and orbital excitations in undoped infinite layers: a comparison between superconducting PrNiO2 and insulating CaCuO2

总结: 该研究通过动量分辨与偏振分辨共振非弹性X射线散射(RIXS)测量,系统比较了未掺杂超导无限层镍酸盐PrNiO₂与绝缘铜酸盐CaCuO₂的自旋和轨道激发特性。结果显示,PrNiO₂的面内磁交换积分(约46 meV)明显小于CaCuO₂(约82 meV),而面外交换积分相近(约6-7 meV),表明两种材料均支持三维反铁磁有序,且自旋-自旋关联的三维性类似。轨道激发(3d态内跃迁)在单离子模型下吻合良好,但Ni-dxy峰的能量显著低于Cu-dxy,且色散方向相反——镍酸盐中呈现最近邻轨道超交换耦合驱动的轨道激发传播,而铜酸盐则为次近邻耦合主导。尽管两者电荷转移能差异显著(镍酸盐更大),但自旋与轨道激发特性总体上高度相似,仅在Ni-dxy峰能量和色散上表现出关键区别,这归因于轨道超交换耦合机制的不同。该工作揭示了无限层镍酸盐与铜酸盐在磁性和轨道动力学上的核心共性,同时指出镍酸盐中自旋涨落能量更小、掺杂电荷在金属位点上的局域化更强。