中国科学院合肥物质科学研究院近日发布消息，该院固体所刘晓迪研究员团队联合吉林大学和中山大学的研究团队，在高温超导材料镧镍氧（La3Ni2O7−𝛿）的研究中取得重要突破。研究团队通过金刚石氮-空位（NV）色心技术和电输运手段，在高压条件下成功同步观测到该材料的零电阻和迈斯纳效应，为镧镍氧材料的超导抗磁性提供了关键实验证据。相关成果已发表在《Physical Review Letters》上。
2023年，镧镍氧材料被报道在高压环境下表现出零电阻特性，其转变温度约为80K。然而，超导的判定需同时满足零电阻和抗磁性（迈斯纳效应）两大条件。由于高压下超导体积分数较低，且传统磁测量技术在高压环境中存在局限性，镧镍氧材料是否具备迈斯纳效应一直存在争议。
▲ 图1. La单晶迈斯纳效应的测量
为解决这一难题，研究团队创新性地将金刚石NV色心量子传感与高压金刚石对顶砧技术结合，自主搭建了一套高压低温磁探测系统，实现了对La3Ni2O7−𝛿单晶局部抗磁性的高灵敏度检测。通过将该技术与四探针电输运测量结合，研究团队在同一块单晶样品上同步观测到零电阻和迈斯纳效应，为镧镍氧材料的超导属性提供了双重证据。
▲ 图2. La单晶的电阻曲线
此外，研究团队通过系统压力调控实验，揭示了La3Ni2O7−𝛿单晶超导特性随压力变化的规律。基于自旋量子传感原理的金刚石NV色心技术展现了极高的灵敏度和空间分辨率，即使在高压和材料不均匀性的极端条件下，仍能实现微米级空间分辨的高精度测量。这一技术的应用为极端环境下的磁性测量提供了重要工具。
该研究不仅证实了La3Ni2O7−𝛿体系的高温超导特性，还突显了NV色心技术在极端环境磁性测量领域的独特优势。合肥物质院为论文第一单位，刘晓迪研究员、王猛教授和黄晓丽教授为共同通讯作者，博士生刘琳和郭鉴宁为共同第一作者。研究得到了国家自然科学基金、科技部等多项资助支持。
