常圧と高圧で現れる高温超伝導のつながりを解明 ―格子の歪んだ薄膜への高圧印加により二つの超伝導領域を橋渡し―

2026-08-20 東京大学

東京大学・理化学研究所・東北大学などの研究グループは、二層ニッケル酸化物薄膜に高圧を加えることで、常圧超伝導と高圧超伝導を同一物質系でつなぐことに成功した。常圧で約40 Kの超伝導転移温度を示すLa₂LnNi₂O₇薄膜に最大20 GPaの圧力を加えたところ、16 GPaでLa₂SmNi₂O₇は67 K、La₂NdNi₂O₇は73 Kまで転移温度が上昇した。強磁場測定や希土類元素の置換による比較から、超伝導特性は結晶格子の大きさだけでなく、面内・面直方向の格子比や電子状態に強く依存することが示された。これにより、従来別々に研究されてきた常圧と高圧の高温超伝導の関係が実験的に明らかになり、結晶構造や電子状態を制御した新たな高温超伝導材料の設計につながることが期待される。

常圧と高圧で現れる高温超伝導のつながりを解明 ―格子の歪んだ薄膜への高圧印加により二つの超伝導領域を橋渡し―
研究成果のイメージ図:圧力印加による二層ニッケル酸化物の結晶構造変化がもたらす超伝導の増強

<関連情報>

La2LnNi2O7薄膜における常圧超伝導と高圧超伝導の橋渡し Bridging ambient- and high-pressure superconductivity in La2LnNi2O7 films

Motoki Osada,Chieko Terakura,Shusaku Imajo,Jean-Baptiste Morée,Akiko Kikkawa,Masamichi Nakajima,Hsiao-Yi Chen,Yusuke Nomura,Koichi Kindo,Ryotaro Arita,Yoshinori Tokura & Atsushi Tsukazaki
Nature Materials  Published:18 August 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41563-026-02695-3

Abstract

The discovery of high-critical-temperature (high-Tc) superconductivity near 80 K in bilayer nickelates under high pressure has sparked extensive studies. Whereas superconductivity exceeding 40 K was subsequently discovered at ambient pressure in compressively strained films, the relationship between ambient- and high-pressure regimes remains an open question. Here we present a systematic investigation of superconductivity in compressively strained La2LnNi2O7 films (where Ln is a lanthanide) at ambient and high pressures. The normal-state resistivity at ambient pressure, revealed by suppressing the superconductivity with magnetic fields of 59 T, tends towards T2 behaviour. Under high pressure in a cubic anvil cell, Tc was enhanced from 41–42 K at ambient pressure to 67–73 K at 16 GPa. On the other hand, lattice compression induced by Ln substitution, which may mimic the effects of pressure, lowers Tc. In both cases, Tc correlates with the evolution of normal-state transport between T2 and T-linear behaviour, offering insight into the interplay between lattice structure and superconductivity in bilayer nickelates.

1701物理及び化学
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