ニッケル酸化物高温超伝導体の機構解明につながる重要証拠を発見 (Chinese Scientists Discover Key Evidence for Mechanism Behind Nickelate High-temperature Superconductors)

2026-05-22 中国科学技術大学(USTC)

中国科学技術大学(USTC)と南方科技大学(SUSTech)の共同研究チームは、ニッケル酸化物高温超伝導体(ニッケレート)の超伝導機構解明につながる重要な実験結果を発表した。研究では、Ruddlesden-Popper型二層ニッケレート薄膜に対し角度分解光電子分光(ARPES)測定を実施し、運動量空間全域で超伝導ギャップのノードが存在しないことを初めて確認した。これはs波(s±)型ギャップ対称性と整合し、高温超伝導機構理解の重要課題である「超伝導ギャップ対称性」に有力な証拠を与える。また、フェルミ準位下約70 meVに分散キンクを観測し、電子とボソンの結合(electron-boson coupling)の存在を示した。これは電子対形成機構の理解に重要な知見となる。さらに、酸素欠損を防ぎながら薄膜試料を深圳から合肥へ輸送するため、液体窒素冷却超高真空クエンチ輸送技術を開発し、精密測定を実現した。本成果は2026年5月21日付の『Science』誌に掲載された。

<関連情報>

( La ,Pr,Sm)3Ni2O7薄膜におけるノードレス超伝導ギャップと電子-ボソン結合 Nodules superconducting gap and electron-boson coupling in (La,Pr,Sm)3Ni2O7 films

Jianchang Shen, Guangdi Zhou, Yu Miao, Peng Li, […] , and Zhuoyu Chen
Science  Published:21 May 2026
DOI:https://doi.org/10.1126/science.adw8329

Abstract

The discovery of superconductivity in Ruddlesden-Popper (RP) bilayer nickelate films under ambient pressure provides an opportunity to directly investigate electronic energy scales of the superconducting state and the pairing mechanism. We report angle-resolved photoemission spectroscopy measurements of superconducting (La,Pr,Sm)3Ni2O7 thin films by developing an ultra-high vacuum cryogenic sample quenching and transfer technique. A superconducting gap of ~18 meV with coherence peaks is observed along the Brillouin zone diagonal. The finite gap persists across the entire Brillouin zone, revealing the absence of gap nodes. A kink is observed in the energy-momentum dispersion at ~70 meV below Fermi level, indicating an electron-boson coupling. The simultaneous observation of a nodeless superconducting gap and electron-boson coupling provides insight into the pairing symmetry and gluing mechanism in RP bilayer nickelates.

1701物理及び化学
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