Enhanced and robust superconductivity in La0.8Sr0.2NiO2 membranes compressed up to 210 GPa
这项研究表明，悬浮 La0.8Sr0.2NiO2 薄膜中的超导性在高达 210 GPa 的超高压下依然保持稳健，并呈现出转变温度呈穹顶状演化的现象，其峰值达到 74.5 K，这一现象在高 Tc 氧化物超导体中是前所未有的。
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想象一个电流在其中流动时完全没有电阻的世界，就像幽灵穿过墙壁一样，既不碰撞也不受阻碍。这种神奇的状态被称为超导性（superconductivity），它是科学家们试图制造更快的计算机、更强大的磁铁以及不会浪费电力的能源网所追求的终极目标。几十年来，这个世界的冠军一直是那些由铜和氧组成的材料（被称为铜酸盐）。但最近，一个新的竞争者进入了赛场：一类由镍代替铜组成的材料。这些“镍酸盐”看起来和表现起来都与它们的铜亲戚非常相似，为解开超导机制如何运作的谜团提供了新的线索。
然而，这里有一个难点。为了真正测试这些材料，科学家需要用巨大的力量挤压它们，模拟行星深处那种令人窒息的压力。通常，这些材料被粘在厚实且坚硬的衬底（substrate）上，当你想如此用力地挤压时，衬底会破碎或造成阻碍。这就像是在尝试测试一根橡皮筋的强度，而它还被贴在一块沉重的木块上。为了解决这个问题，研究人员最近学会了如何将这些材料从其衬底上剥离，从而创造出微小的、独立存在的“薄膜”，使其可以被自由地挤压。大问题在于：如果人们不断加大对这些镍薄膜的挤压力度，它们是会变得越来越擅长超导，还是最终会崩溃并放弃？
这篇论文讲述了科学家们如何利用一种特定的镍材料（La0.8Sr0.2NiO2）制成的独立薄膜，并使用现有的最强大的压力机器对其进行挤压的故事。他们将压力推到了惊人的 210 GPa（那是地球大气压的 210 万倍！）。结果令人惊喜且稳健。这种材料并没有放弃，其超导能力反而随着压力的增加而增强了。
以下是他们的发现：
- 上升期： 在常压下，该材料在大约 16 K（一个极冷的 -257°C）时开始表现出超导性。随着他们挤压，这个温度不断攀升。到他们达到 146 GPa 时，该材料在峰值温度 74.5 K 下表现出超导性。
- 顶峰与下降： 在达到那个峰值后，随着他们进一步挤压，温度开始缓慢下降。但即使在 210 GPa 的极端压力下，该材料仍能在非常出色的 57.4 K 温度下保持超导状态。
- 对比： 这是一种打破纪录的强韧度。大多数其他高温超导体（例如著名的铜基超导体）一旦压力过高（通常在 20 到 40 GPa 左右），就会停止工作或失去其超导能力。然而，这个镍薄膜一直强劲地维持到了 210 GPa。
研究人员还检查了这是否仅仅是测量过程中的误差。他们确认，“起始”（onset）超导现象并非只是变得模糊或变宽；发生“魔力”的实际温度确实是在上升的。他们将结果与另一种由不同元素（钕）制成的类似镍材料进行了比较，虽然那种材料较早达到了峰值并停止上升，但两种材料都表明，镍层才是真正的英雄，而不是周围的其他原子。
简而言之，这项研究表明，这些镍薄膜中的超导性极其顽强。它不仅在极端压力下生存了下来，而且在压力之下表现得更加出色，达到了该类材料前所未有的更高温度。这表明，让这些材料发挥更好性能的秘密可能在于我们如何挤压它们，这为理解这些量子材料在最极端的条件下如何表现开辟了一个新的前沿领域。
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