今日速览: 今日的亮点工作聚焦于混合型Ruddlesden-Popper镍酸盐La₅Ni₃O₁₁的微观配对理论,同时无限层镍酸盐超导体的多角研究也揭示了从轨道选择性电子关联到奇异金属临界行为等一系列关键进展。理论上,基于对称性结合DFT+DMFT的研究指出,La₅Ni₃O₁₁的超导电性源于双层子系统中Ni-e_g轨道的双能隙配对,其中层间d_{z²}轨道的耦合主导配对,其转变温度的变化可归因于层间与层内跃迁参数比值的减小;而双层两轨道哈伯德模型的全域相图则统一解释了La₃Ni₂O₇中轨道依赖的有效质量增强、成键带下沉与Drude权重骤降等矛盾现象,强调层间反铁磁超交换作用在维持带分裂中的关键作用。在无限层体系,高质量的ARPES测量首次在La₀.₈Ca₀.₂NiO₂中分辨出清晰的准粒子峰,发现其自能虚部呈动量依赖的线性散射,表现出边际费米液体行为且无可检测的赝能隙,暗示赝能隙并非高温超导的必要条件。另一项实验在化学计量比的PrNiO₂薄膜中直接观测到零电阻与抗磁响应,确认了母体化合物的本征超导性,且该超导相局限于额外空穴掺杂约3%以内的极窄区间,与已知的~20%掺杂超导穹顶彼此分离,形成独特的双超导区,并展现出更强的上临界场各向异性。此外,利用塞贝克系数作为热容探针,在无限层镍酸盐的临界掺杂点x处发现低温对数发散行为,表明x是赝能隙相终结的量子临界点,其掺杂载流子密度的突变重现了铜氧化物赝能隙的标志特征,而x*附近涌现的T线性电阻率则为奇异金属的量子临界起源提供了有力证据。 本期论文投稿处理时间范围:2026-07-21 08:00 至 2026-07-21 08:00(北京时间)。
1. Symmetry-Based Microscopic Theory of the Unconventional Pairing Mechanism in La$_5$Ni$_3$O$_{11}$
- 关联度评分:
5.5759 - 作者: Guan-Hao Feng, Jun Quan
- 机构: Lingnan Normal University, Changchun Normal University
- 链接: https://arxiv.org/abs/2607.18094
- 论文页面: Symmetry-Based Microscopic Theory of the Unconventional Pairing Mechanism in La₅Ni₃O₁₁
总结: 本文基于对称性唯象方法,结合电荷自洽密度泛函理论与动力学平均场理论,系统研究了杂化镍酸盐La₅Ni₃O₁₁的低温物理与非常规配对机制。研究发现,单层子系统处于莫特绝缘态,超导电性主要源于双层子系统中Ni-e_g轨道。该体系呈现双能隙超导特征,主导配对来自d_{z²}轨道间的层间耦合,次要配对来自d_{x²-y²}轨道内的层内耦合。与高压下La₃Ni₂O₇相比,La₅Ni₃O₁₁中超导转变温度T_c的降低可归因于层间配对贡献的减弱,这直接反映在跃迁参数比值|t_{\perp}^z/t_{\parallel}^{x}|的减小上。该统一图像为理解双层NiO₂面内超导配对机制及γ口袋的作用提供了微观理论框架。
2. Orbital-selective electron correlations in high-$T_{\rm c}$ bilayer nickelates: from a global phase diagram to implications for spectroscopy
- 关联度评分:
5.5015 - 作者: Zhiguang Liao, Yiming Wang, Lei Chen, Guijing Duan, Rong Yu, Qimiao Si
- 链接: https://arxiv.org/abs/2412.21019
- 论文页面: Orbital-selective electron correlations in high-Trm c bilayer nickelates: from a global phase diagram to implications for spectroscopy
总结: 通过构建双层两轨道哈伯德模型的全域相图,研究了双层镍酸盐La3Ni2O7中的轨道选择性电子关联。在半填充时体系发生莫特转变,在物理电子数下呈现强轨道选择性,表现为z²轨道电子形成层间自旋单重态。该效应导致能带结构显著重整化,带宽大幅收缩,而z²成键与反键带间的分裂仍维持在约1 eV。这些关联特征自然解释了ARPES实验观测到的轨道依赖有效质量增强和z²成键带下沉至费米能级以下,以及光学电导率中Drude权重急剧降低而带间峰位几乎不移动的矛盾现象。理论分析表明,层间反铁磁超交换作用在维持带分裂中起关键作用,且层内关联使z²带脱离费米面。该工作为理解多层镍酸盐的常态性质和高温超导机制提供了统一的微观图像。
3. Marginal-Fermi-Liquid-like Behavior without Pseudogap in Infinite-Layer Nickelates
- 关联度评分:
5.3655 - 作者: Yu Fan, Zhitong An, Xiang Ding, Xingtian Sun, Yutong Chen, Zhihui Chen, Shenglin Tang, Chihao Li, Jiahao Ye, Timur Kim, Haichao Xu, Rui Peng, Donglai Feng
- 链接: https://arxiv.org/abs/2607.16852
- 论文页面: Marginal-Fermi-Liquid-like Behavior without Pseudogap in Infinite-Layer Nickelates
总结: 本研究通过角分辨光电子能谱(ARPES)对无限层镍酸盐超导体 La0.8Ca0.2NiO2 及其母体 LaNiO2 薄膜的低能电子结构进行测量,利用改进的表面处理工艺首次在该体系中分辨出清晰的准粒子峰。在 La0.8Ca0.2NiO2 中,电子自能虚部与能量呈近似线性关系,其斜率从 (π/2, π/2) 到 (π, 0) 方向逐渐增大,显示出动量依赖的边际费米液体样散射特征。两种薄膜均表现出从对角线方向向反节点区域逐步抑制的低能谱权重,母体中的抑制更强,然而整个费米面上始终保留有限的费米能级谱权重,未见到能带前沿位移或背弯现象,表明不存在铜氧化物中典型的赝能隙。这些结果表明,动量选择性关联和边际费米液体样散射可以在无可检测赝能隙的情况下发生,为甄别高温超导正常态所必需的电子要素提供了关键基准,并暗示赝能隙并非必需,电荷转移能级和掺杂载流子轨道特征可能起着决定性作用。
4. A Disconnected Superconducting Regime at the Parent Limit of Infinite-Layer Nickelates
- 关联度评分:
5.3514 - 作者: Chihao Li, Yutong Chen, Yaolong Bian, Yihao Zhang, Jiahao Ye, Zhitong An, Xingtian Sun, Yu Fan, Zhihui Chen, Zhanze Wang, Jinglei Zhang, Haichao Xu, Rui Peng, Donglai Feng
- 机构: Hefei National Laboratory, Shanghai Research Center for Quantum Sciences, University of Science and Technology of China, Fudan University, Chinese Academy of Sciences
- 链接: https://arxiv.org/abs/2607.16684
- 论文页面: A Disconnected Superconducting Regime at the Parent Limit of Infinite-Layer Nickelates
总结: 本研究发现,在无阳离子取代且化学计量比的 PrNiO₂ 薄膜中,无需覆盖层即可观察到零电阻和抗磁响应,从而确认了无限层镍氧化物母体的本征超导性。通过异质结构工程插入非超导缓冲层,排除了衬底界面效应的贡献。等价位三价 La 替代同样能保持超导,表明该现象并非 PrNiO₂ 独有。然而,微量的二价 Sr 或 Ca 替代(约 3% 以内)会迅速抑制超导,使其不再出现。结合角分辨光电子能谱测量,揭示这一超导相局限于母体 PrNiO₂ 额外空穴掺杂 3% 以内的极窄区间。该超导相与先前在约 20% 二价掺杂处建立的超导穹顶之间存在一个非超导区域,在相图上形成彼此分离的两个超导区。此外,母体超导相的上临界场各向异性显著更强。这些结果表明,无限层镍氧化物并非简单的铜氧化物类似物,而是拥有独特的超导物理和分离的超导区域。
5. Quantum critical origin of strange-metals at the end of a pseudogap phase in infinite-layer nickelates
- 关联度评分:
4.9079 - 作者: C. Iorio-Duval, E. Beauchesne-Blanchet, F. Perreault, J. L. Santana González, S. Üstün Kaykusuz, W. Sun, D. Graf, Y. F. Nie, A. Gourgout, G. Grissonnanche
- 链接: https://arxiv.org/abs/2510.12786
- 论文页面: Quantum critical origin of strange-metals at the end of a pseudogap phase in infinite-layer nickelates
总结: 无限层镍酸盐超导体为研究奇异金属的量子临界起源提供了新平台,但其薄膜形式无法进行传统量热测量。本研究利用塞贝克系数作为低温比热的替代探针,在临界掺杂点x处发现:高温区塞贝克响应与ARPES测得的能带结构定量吻合,表明存在明确定义的准粒子;而在60开尔文以下,S/T出现对数发散并持续到最低温(磁场抑制超导后),这标志着x是一个终止欠掺杂相的量子临界点。此外,Ni-dx2-y2轨道的载流子密度从x之上的1+x陡降至x之下的x,重现了铜氧化物中赝能隙相的标志性特征。这些结果表明,无限层镍酸盐的欠掺杂区是一种类赝能隙态,其终结处涌现出T线性电阻率的奇异金属行为,从而为奇异金属的量子临界起源提供了有力证据。