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。一系列实验与理论工作从应变工程、高压相图、配对对称性和多轨道密度波等维度,揭示了镍基超导体中轨道选择性与非常规配对机制的独特作用。在La₂PrNi₂O₇薄膜中,高达-2.14%的极端压缩应变实现了60 K的起始超导转变,且霍尔效应呈现类电子载流子特征,与块材高压下的类空穴行为截然相反,突显应变调控超越费米面拓扑限制的潜力。对La₃Ni₂O₇的压力演化计算表明,增强的层间跃迁与近藤屏蔽效应共同抑制了有效磁交换耦合,为超导转变温度的拱形压力依赖提供了自洽图像。同时,基于双层t-J模型的理论重现了薄膜中s±配对主导的无节点能隙结构及约60 K的临界温度,并指出多轨道间的d波配对分量可进一步增强超导。无限层镍酸盐的从头计算则确立自旋涨落驱动的d_(x²-y²)波配对,并预言了有待实验验证的节线能隙特征。三层镍酸盐La₄Ni₃O₁₀的偏振分辨拉曼散射直接观测到密度波能隙的非相干打开,并证实该不稳定性内禀地源于Ni-3dₓ²₋ᵧ²和3d_z²轨道的混合贡献。此外,自由站立式La₀.₈Sr₀.₂NiO₂薄膜在高达210 GPa的超高压下展现出穹顶状超导相图,起始温度在146 GPa处升至74.5 K,表明NiO₂平面可承载极端压缩下异常鲁棒的配对强度,且几乎不受稀土磁矩影响。这些成果共同丰富了镍酸盐超导的多轨道物理图景,并为探索高温超导新维度提供了关键的实验与理论依据。 本期论文投稿处理时间范围:2026-08-04 08:00 至 2026-08-04 08:00(北京时间)。
1. Electron-like high-temperature superconductivity induced by compressive strain in La2PrNi2O7 thin films
- 关联度评分:
5.9268 - 作者: Zhiwei Wang, Zhengjie Wang, Huiyu Wang, Mingyi Zhu, Mengzu Shi, Zongyao Huang, Houpu Li, Shoucong Ning, Jing Tao, Tao Wu, Xianhui Chen
- 机构: Nanjing University, University of Science and Technology of China
- 链接: https://arxiv.org/abs/2608.01295
- 论文页面: Electron-like high-temperature superconductivity induced by compressive strain in La₂PrNi₂O₇ thin films
总结: 研究人员利用臭氧辅助原子层外延技术,在NdAlO3衬底上生长了La2PrNi2O7薄膜,引入了高达-2.14%的极端压缩应变,实现了起始临界温度达60 K、零电阻温度33 K和20 K处抗磁转变的高温超导性,磁输运测量确认其为准二维超导态。对比应变片与高压块材的相图发现,尽管两者都通过抑制自旋密度波驱动超导,但晶格响应存在分歧:薄膜在其c轴参数窗口显著发散,而面内参数与块材一致。关键的是,霍尔测量揭示了电子性质的二分性,最佳超导薄膜呈现负霍尔系数的类电子特征,与高压块材和非超导拉伸正系数的类空穴特征截然对立。这表明应变与压力策略均能有效调控潜在关联调制,超越特定费米面拓扑的限制,从而驱动超导性。这项工作建立了一个研究镍酸盐多轨道物理的宏观平台,为探索高温超导机制提供了新维度。
2. Pressure-Driven Evolution of Electronic and Magnetic Correlations in Bilayer Nickelate La3Ni2O7
- 关联度评分:
5.8689 - 作者: Jian Zhou, Rui Song, Haiyan Lu
- 链接: https://arxiv.org/abs/2608.02261
- 论文页面: Pressure-Driven Evolution of Electronic and Magnetic Correlations in Bilayer Nickelate La₃Ni₂O₇
总结: 采用密度泛函理论、约束随机相近似与动力学平均场理论相结合的方法,系统研究了压力下双层镍酸盐La₃Ni₂O₇的电子和磁关联演化。计算表明,静水压增强层间跃迁和裸超交换能标,同时降低相对关联强度U/W,驱动体系整体趋向巡游态。尤为关键的是,轨道选择性演化清晰呈现:Ni dx²-y²态越发巡游,而Ni dz²轨道保持较强局域性,压力增强二者杂化,极大地放大了巡游电子对局域磁矩的近藤屏蔽效应。由此导致作为配对媒介的有效磁交换耦合在高压力区间被抑制,表明超导转变温度在高压下的单调下降源于近藤屏蔽压倒了超交换作用,为La₃Ni₂O₇的拱形超导相图提供了自洽的微观解释。
3. Pairing symmetry and superconductivity in La$_3$Ni$_2$O$_7$ thin films
- 关联度评分:
5.8634 - 作者: Wenyuan Qiu, Zhihui Luo, Xunwu Hu, Dao-Xin Yao
- 链接: https://arxiv.org/abs/2506.20727
- 论文页面: Pairing symmetry and superconductivity in La₃Ni₂O₇ thin films
总结: 该研究采用重整化平均场理论,基于包含 (d_{z^2}) 和 (d_{x^2-y^2}) 轨道的双层 (t-J) 模型,系统探究了 La₃Ni₂O₇ 薄膜的超导配对对称性。通过自洽求解,揭示出由 (d_{z^2}) 轨道强层间超交换耦合驱动的 (s_\pm) 波配对,与加压块体情形一致,并成功重现了角分辨光电子能谱观测到的 (\beta) 费米面口袋上无节点超导能隙结构,计算得到的超导转变温度约 60 K 与实验吻合。轨道分辨分析表明,(\beta) 口袋的无节点特征源于 (d_{z^2}) 和 (d_{x^2-y^2}) 轨道层间配对的协同作用,同时面内 (d_{z^2}) 与 (d_{x^2-y^2}) 轨道间形成 (d) 波配对分量,可进一步增强主导的 (s_\pm) 波配对。该工作揭示了 La₃Ni₂O₇ 薄膜复杂费米面上不同配对通道间的多样协作与竞争关系,并讨论了衬底应变、氧空位等因素对配对对称性的潜在调制,为理解镍酸盐超导机理提供了重要理论依据。
4. {\it Ab initio} prediction of $d_{x^2-y^2}$-wave superconductivity in infinite-layer nickelates
- 关联度评分:
5.4658 - 作者: Guang-Yu Guo, Ren-Guo Guo, Yun-Chen Liao, Yang-hao Chan
- 链接: https://arxiv.org/abs/2608.00512
- 论文页面: it Ab initio prediction of dx2-y2-wave superconductivity in infinite-layer nickelates
总结: 本文运用超导密度泛函理论对最佳掺杂无限层镍酸盐Re₀.₈Sr₀.₂NiO₂(Re=La, Pr, Nd)进行从头计算,同等处理电子-声子耦合、屏蔽库仑排斥与自旋涨落作用。研究发现这些材料为双带超导体,在不同费米面上呈现符号相反的d_(x²-y²)波配对能隙;关闭自旋涨落时,临界温度降至可忽略的~0.01 K,表明超导电性由自旋涨落驱动。在布里渊区中心的大准二维费米面上,自旋涨落强度比电子-声子耦合和库仑排斥高一个数量级,从而主导配对机制,而电子-声子耦合在布里渊区角落的小三维电子口袋上起主要作用。节线d波能隙结构源于林哈德响应函数在布里渊区角落的显著峰值。计算得到的费米面、临界温度、节线能隙和准粒子态密度与大多数实验相符,所预测的扫描隧道谱等非常规超导性质有待直接实验验证。
5. Multiorbital character of the density wave in trilayer nickelate superconductors
- 关联度评分:
5.4516 - 作者: A. Suthar, V. Sundaramurthy, M. Bejas, Congcong Le, P. Puphal, P. Sosa-Lizama, A. Schulz, J. Nuss, M. Isobe, P. A. van Aken, Y. E. Suyolcu, M. Minola, A. P. Schnyder, Xianxin Wu, B. Keimer, G. Khaliullin, A. Greco, M. Hepting
- 链接: https://arxiv.org/abs/2508.06440
- 论文页面: Multiorbital character of the density wave in trilayer nickelate superconductors
总结: 本研究利用偏振分辨拉曼散射并结合两轨道模型计算,揭示了三层镍酸盐La4Ni3O10密度波的多轨道特性。在声子部分,氧键伸缩模式在密度波转变温度T_DW附近出现明显的强度异常,而声子线形基本对称且频移和线宽变化微小,表明电子-声子耦合温和,密度波主要由电子不稳定性驱动而非晶格驱动。电子拉曼散射中,随着温度降低,连续谱权重在约114 meV(约910 cm⁻¹)以下显著耗尽,并在该能量处出现一个偏振相关的尖锐峰,该峰在B₂g通道中最强,B₁g通道中几乎缺失。通过构建同时包含Ni-3dₓ²₋ᵧ²和Ni-3d₂²轨道并在轨道空间中保留拉曼顶点的两轨道密度波态模型,计算确认该峰对应密度波能隙2Δ_DW,其打开表现为非相干和非平均场行为,且光谱响应必须依靠两个轨道的混合贡献,无法还原为任一单轨道投影。这些结果表明La4Ni3O10的密度波不稳定性具有本征的多轨道起源,为理解其与超导的竞争或共存关系提供了关键实验与理论依据。
6. Enhanced and robust superconductivity in La0.8Sr0.2NiO2 membranes compressed up to 210 GPa
- 关联度评分:
5.4195 - 作者: Shu Cai, Yuqing Tian, Shengjun Yan, Jinyu Zhao, Bo Hao, Jianfeng Zhang, Shuaihang Sun, Yang Ding, Qi Wu, Ho-kwang Mao, I. Bozovic, Yuefeng Nie, Liling Sun
- 机构: Shanghai Advanced Research in Physical Sciences, Nanjing University, Jiangsu Physical Science Research Center, Center for High Pressure Science & Technology Advanced Research, Chinese Academy of Sciences
- 链接: https://arxiv.org/abs/2608.02042
- 论文页面: Enhanced and robust superconductivity in La₀.8Sr₀.2NiO₂ membranes compressed up to 210 GPa
总结: 研究人员制备了自由站立式 La₀.₈Sr₀.₂NiO₂ 薄膜,并利用金刚石对顶砧在高达 210 GPa 的超高压下进行电阻测量。实验发现,超导起始转变温度呈穹顶状演化:从常压下的约 16 K 开始,随压力升高而单调上升,至 146 GPa 时达到峰值 74.5 K,随后缓慢下降,在 210 GPa 时仍保持 57.4 K。通过导数分析和磁场抑制实验证实,这种转变温度的提高源于超导的内禀增强,而非过渡宽度的简单展宽。与 Nd₀.₈₅Sr₀.₁₅NiO₂ 膜的对比显示,两者在 60 GPa 以下均线性增压,斜率相近,但在更高压力下行为出现差异;然而两者最高起始温度均约 75 K,表明 NiO₂ 平面主导超导,而稀土 f 轨道磁矩的影响甚微。该工作首次在氧化物超导体中观察到如此宽压力范围内的鲁棒超导电性,说明无限层镍酸盐的配对强度在极端压缩下未受抑制,为理解非常规超导机制提供了重要线索。