镍酸盐制备难关被攻破：掺杂铕开启超导材料设计新路径

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耶鲁大学 Charles Ahn 团队在《Nature Communications》发表研究，利用铕（europium）掺杂 Nd₁₋ₓEuₓNiO₂ 镍酸盐薄膜，增强材料在强磁场下的超导稳定性，为提升高温超导材料的临界温度和可调控性提供了新路径。

耶鲁大学 Charles Ahn 实验室找到一种增强镍酸盐超导性的方法，团队在 Nd₁₋ₓEuₓNiO₂ 薄膜中掺入铕（europium），相关成果发表在《Nature Communications》。

超导体能在无电阻状态下传输电流，因此常用于量子计算、医学成像和能源传输研究。高温超导研究长期围绕铜氧化物超导体（cuprates）展开。

而镍酸盐（nickelates）和铜氧化物超导体共享部分电子结构特征，在 2019 年被发现具备超导潜力，但材料高度不稳定，制备难度很高。

论文第一作者 Dung Vu 表示，合成镍酸盐薄膜非常困难。Ahn 实验室也是全球少数能稳定制备这类薄膜的团队之一。为了得到可用于超导研究的干净结构，团队花了数月到数年优化生长条件。

镍酸盐超导性增强新方法示意图

难点不只在制备，镍酸盐中负责超导的库珀对（Cooper pairs）较脆弱，遇到较高温度或强磁场时容易被破坏。研究发现，铕掺杂改变了材料中的电子导电方式，并让超导状态更耐受外部扰动。

增强镍酸盐超导性的新方法

在典型超导体中，外加磁场会拆散库珀对，从而削弱超导性。而这项研究显示，铕离子可能部分屏蔽外加磁场影响电子对，让薄膜在更高磁场下仍保持超导。Vu 团队还把样品带到全球最强磁体之一中测试，验证了这一结果。

研究人员下一步计划用高压等方法继续提高材料的临界温度（critical temperature），并计划绘制掺杂材料的电子结构。他们还需要解释铕为何能改变镍酸盐的超导行为。若机制被进一步确认，镍酸盐可能成为高温超导材料设计的重要平台。