تحوّل طوري لم يلحظه أحد سريع
عائلة النيكلات هي بلورات طبقية تشبه كومة من الفطائر: طبقات النيكل والأكسجين تتناوب مع طبقات اللانثانوم. قبل عامين اكتُشف فيها الموصلية الفائقة — القدرة على توصيل التيار دون مقاومة عند التبريد. لكن بيانات المختبرات المختلفة تباينت وكأن كل مختبر يقيس مادة مختلفة. قررت مجموعة من الباحثين معرفة السبب.
لقد زرعوا بلورات مفردة مثالية من السلسلة كاملة Laₙ₊₁NiₙO₃ₙ₊₁ وأجروها عبر عشرات الاختبارات: من الأشعة السينية إلى القياسات المغناطيسية، ومن درجتين فوق الصفر المطلق إلى ألف درجة مئوية. ووجدوا ما كان يفلت من الآخرين: عند درجة حرارة عالية يحدث في البلورة إعادة ترتيب أخرى للذرات — ليست تلك التي تؤدي إلى الطور الرباعي، بل مختلفة تماماً. لم يلحظها أحد من قبل لأنها تختبئ خلف تحول أكثر وضوحاً.
هذا التحول الطوري "الصامت" يفسر التباين في النتائج: اعتماداً على ظروف التصنيع، قد يقع البلورة على هذا الجانب أو ذاك من الحدود غير المرئية. الآن، بمعرفتنا به، يمكننا زراعة نيكلات بخصائص محددة — والاقتراب من فهم الموصلية الفائقة عند درجات الحرارة العالية.
الملخص الأصلي
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2606.27040
The discovery of superconductivity at $$15\,\mathrm{K}$$ in the infinite-layer nickelate $$(\mathrm{Nd},\mathrm{Sr})\mathrm{NiO}_2$$, followed by superconductivity at $$80\,\mathrm{K}$$ in the Ruddlesden--Popper phase $$\mathrm{La}_3\mathrm{Ni}_2\mathrm{O}_7$$, has ushered in a new era of nickelate research. Despite this progress, large discrepancies between reports exist. Here, we investigate the complete series of bulk-stable $$\mathrm{La}_{n+1}\mathrm{Ni}_n\mathrm{O}_{3n+1}$$ compounds using a comprehensive set of experimental techniques, including PXRD, single-crystal XRD, electron microscopy, heat capacity, differential scanning calorimetry, magnetic susceptibility, and transport measurements, over a broad temperature range from $$2$$ to $$1000\,\mathrm{K}$$. By studying high-quality single crystals, we identify a previously underappreciated high-temperature phase transition in Ruddlesden--Popper nickelates $$\mathrm{La}_{n+1}\mathrm{Ni}_n\mathrm{O}_{3n+1}$$ distinct from the one going to a tetragonal phase.
اكتُشفت الموصلية الفائقة في النيكلات فقط في عام 2019، رغم أن أول نيكلات صُنع في سبعينيات القرن العشرين — لنصف قرن لم يخطر ببال أحد أن يبرده ويختبر مقاومته.