Подтвержден эффект Мейснера в высокотемпературном никелатовом сверхпроводнике

Измерение эффекта Мейснера в монокристаллическом образце La₃Ni₂O_7−δ. Автор: Лю Сяоди

Международная исследовательская группа под руководством профессора Лю Сяоди из Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук совместно с исследователями из Цзилиньского университета и Университета Сунь Ятсена впервые одновременно зафиксировала нулевое электрическое сопротивление и эффект Мейснера в монокристаллах никелата лантана (La₃Ni₂O_7−δ) при высоком давлении.

Ученые объединили квантовые сенсоры на основе азотно-вакансионных центров в алмазах с измерениями электронного транспорта, получив неопровержимые доказательства высокотемпературной сверхпроводимости в этой никелатовой системе. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Сверхпроводимость в La₃Ni₂O_7−δ впервые была зарегистрирована в 2023 году с помощью транспортных измерений, которые показали нулевое сопротивление при температуре около 80 K. Однако для подтверждения сверхпроводимости необходимо было обнаружить диамагнетизм, или выталкивание магнитных полей — эффект Мейснера, что оставалось труднодостижимой задачей из-за технических сложностей, связанных с условиями высокого давления и малыми объемами сверхпроводящей фазы.

В данном исследовании ученые интегрировали квантовую магнитометрию на NV-центрах с платформой алмазной наковальни, что позволило проводить микронное пространственно-разрешенное магнитное картирование в условиях высокого давления и низких температур.

Одновременно на том же кристалле проводились четырехзондовые измерения сопротивления для обеспечения согласованных экспериментальных условий. Такой двойной подход позволил команде напрямую соотнести локализованные диамагнитные отклики с областями нулевого сопротивления, предоставив убедительные доказательства объемной сверхпроводимости в никелатовой системе.

Кривая сопротивления монокристаллического образца La₃Ni₂O_7−δ. Автор: Лю Сяоди

NV-сенсор продемонстрировал высокую чувствительность и пространственное разрешение даже в экстремальных условиях, таких как градиенты давления и неоднородность образца. Благодаря созданной платформе магнитного детектирования для высоких давлений и низких температур на основе твердотельных спиновых дефектов, команда систематически выявила, как сверхпроводимость в La₃Ni₂O_7-δ развивается с изменением давления.

Эта работа подтверждает высокотемпературную сверхпроводимость в никелате лантана и подчеркивает уникальные преимущества технологии NV-центров для магнитного зондирования в экстремальных условиях.

Больше информации: Lin Liu et al, Evidence for the Meissner Effect in the Nickelate Superconductor La₃Ni₂O_7-δ Single Crystal Using Diamond Quantum Sensors, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/yvj7-htb4. На arXiv: arxiv.org/abs/2509.11557

Источник: Chinese Academy of Sciences