今日速览: 今日的亮点工作聚焦于镍酸盐超导中晶格结构、掺杂与压力效应对超导行为的影响。[1] 通过高压高温助熔剂法首次合成重Sr掺杂La₂SrNi₂O₇₋δ单晶,发现常压下具有四方I4/mmm结构和180° Ni−O−Ni键角,但Sr掺杂使Ni-3d_z²能带严重偏离半填充,削弱层间反铁磁耦合与配对,未观察到超导,为理解双层镍酸盐超导条件提供了重要线索;[2] 从理论上揭示了无限层La₀.₈Sr₀.₂NiO₂在压力下超导稳健的微观起源,指出压力增大动能、降低有效关联、增强层间杂化并诱导自掺杂,使体系在宽压力范围内维持d波配对,仅在高压过掺杂区抑制超导;[3] 则成功合成了三层Sm₄Ni₃O₁₀₋δ单晶,其正交Pbca结构中Ni−O−Ni键角约152.4°,常压呈现约180 K密度波序,80 GPa下仍无超导,提示键角严重偏离可能阻碍超导。三篇工作分别从掺杂、压力和层数/键角角度厘清了镍酸盐超导的关键调控因素。 本期论文投稿处理时间范围:2026-09-02 08:00 至 2026-09-02 08:00(北京时间)。

1. Heavily Sr-Doped La$_{2}$SrNi$_{2}$O$_{7-δ}$ as a Tetragonal Ruddlesden-Popper Phase at Ambient Pressure

总结: 该研究通过高压高温助熔剂法首次成功合成了重Sr掺杂的La₂SrNi₂O₇₋δ单晶。X射线衍射和扫描透射电子显微镜确认,该材料在常压下具有四方I4/mmm结构,沿c轴Ni−O−Ni键角为180°,表明重掺杂有效抑制了NiO₆八面体畸变。电阻测量显示金属性行为并伴有低温上翘,未观察到密度波特征;但施加压力或改变氧含量均未能诱发超导。密度泛函理论计算表明,Sr掺杂引入的空穴主要进入Ni-3d_z²轨道,在费米面上形成很大的γ口袋,并显著降低该轨道占据,使Ni-3d_z²能带严重偏离半填充态。作者据此认为,这种对半填充态的偏离削弱了层间反铁磁相互作用和配对,是该体系未能出现超导的关键原因。该工作为理解双层镍酸盐中实现超导所需条件提供了重要线索。


2. Microscopic Origin of Pressure-Enhanced and Robust Superconductivity in Infinite-Layer La$_{0.8}$Sr$_{0.2}$NiO$_2$

总结: 该研究结合第一性原理计算、压力依赖的双轨道模型以及自洽FLEX和线性化Eliashberg方程,揭示了无限层La₀.₈Sr₀.₂NiO₂中压力增强且稳健超导的微观机制。结果表明,压力升高增大了动能尺度、降低了有效关联强度U/t、增强了层间杂化,并使空穴从La/Sr电荷库转移到关联的Ni区域;在低压下,动能尺度增大和体系趋近最佳中等耦合促进配对,而高压下压力诱导的自掺杂使体系进入过掺杂区,从而抑制超导,形成宽超导穹顶。尽管压缩使费米面显著三维化,与配对相关的自旋磁化率对q_z依赖较弱,仍主要在(π,π)附近出现峰值,因此Ni d_{x²-y²}主导的d波配对态在计算压力范围内保持稳定。这一受限的低能配对框架解释了该材料在兆巴级压缩下超导的异常稳健性。


3. Expanding the trilayer Ruddlesden-Popper nickelate family: Synthesis and characterization of Sm$_4$Ni$_3$O$_{10-δ}$ single crystals

总结: 本文报道了利用高压高温(3.25 GPa、1400 ℃)助熔剂法首次成功合成钐基三层Ruddlesden-Popper镍酸盐Sm₄Ni₃O₁₀₋δ单晶。单晶X射线衍射和粉末衍射精修表明其结构为正交Pbca空间群,沿c轴Ni−O−Ni键角约152.4°,明显偏离180°。磁化与输运测量在常压下一致观测到约180 K的密度波转变;施加高达80 GPa压力可部分抑制绝缘行为和密度波序,但未观察到超导。密度泛函理论计算显示3d_z²和3d_x²−y²轨道与其他t₂g轨道分离,是费米面的主要贡献。该结果表明Ni−O−Ni键角的严重偏离可能阻碍超导出现,新合成的Sm₄Ni₃O₁₀₋δ为研究RP镍酸盐基础物理提供了独特平台。