高温超导材料研究长期卡在一个关键问题上:如何在新材料体系中建立清晰的相图,从而确定超导出现的条件窗口和可调控规律。镍酸盐因结构与电子特性接近铜酸盐,被认为可能带来突破,但其电子态演化缺少系统图谱,限制了机理研究与材料设计。为解决这个问题,研究团队选择双层镍酸盐La3Ni2O7作为研究对象。该材料层状结构复杂,电子态对晶格畸变、化学掺杂和氧含量高度敏感,传统制备方法难以稳定获得一致样品,这也成为绘制相图的首要障碍。
从铜酸盐到镍酸盐,高温超导研究的推进离不开对材料电子结构的深入刻画。此次在镍酸盐中观察到的超导穹顶,不仅呼应了理论预期,更为后续寻找新一代超导材料提供了可检验的线索。当研究者能够以原子精度调控材料,并用相图准确描述其性质时,在更接近实用的温度与压力条件下实现超导的目标也会更近一步。基础研究与应用前景之间的这种衔接,将持续为能源、交通等领域的技术变革提供支撑。