📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها. اطلب التحليل الكامل

تُبرَّد قطعة من المعدن إلى مائتي درجة تحت الصفر، فيبدأ التيار الكهربائي بالجريان عبرها دون أدنى احتكاك — كما لو أن الماء في أنبوب يتدفق دون أن يلامس الجدران. هذا السلوك يُسمى الموصلية الفائقة. لفترة طويلة، بحث العلماء عنها في النيكلات — مركبات النيكل والأكسجين، المشابهة في بنيتها للموصلات الفائقة الكوبراتية الشهيرة. كان يُعتقد أنه لتفعيل الموصلية الفائقة، لا بد من استبدال جزء من الذرات في البلورة بذرات أخرى — حوالي كل ذرة خامسة. الأمر أشبه بأن تتطلب زلاجة الجليد أن تُرش حلبة التزلج بالرمل قبل الانزلاق.

في العمل الجديد، قام الفيزيائيون بزراعة أغشية رقيقة للغاية من نيكلات PrNiO₂ — رقيقة لدرجة أن سمكها يقارب حجم عدة ذرات. واكتشفوا موصلية فائقة في مادة نقية تمامًا، دون أي إضافات. الأغشية كانت توصل التيار دون مقاومة وتطرد المجال المغناطيسي — وهاتان علامتان رئيسيتان للموصلية الفائقة الحقيقية. لاستبعاد تأثير الركيزة التي نُمت عليها الأغشية، ابتكر العلماء بنية طبقية معقدة — وتأكدوا من أن التأثير ينشأ في النيكلات نفسه، وليس عند الحدود مع مادة أخرى.

أكثر اكتشاف مذهل — على خريطة خصائص المادة، هذه "الجزيرة" الجديدة للموصلية الفائقة مفصولة عن "اليابسة" المعروفة بمنطقة واسعة لا توجد فيها موصلية فائقة إطلاقًا. كان يُعتقد سابقًا أن الموصلية الفائقة في النيكلات تزداد تدريجيًا مع زيادة الإضافات، تبلغ ذروتها ثم تنخفض — مثل التل. الآن نرى أنها عند الإضافات الصغيرة تظهر، ثم تختفي، ثم تظهر مجددًا عند الإضافات الكبيرة. يختلف النظامان أيضًا في الاستجابة للمجال المغناطيسي: في النظام الجديد، تعتمد الموصلية الفائقة بشكل أقوى على اتجاه المجال. هذا يشير إلى طبيعة داخلية مختلفة للظاهرة.

هذا الاكتشاف يقلب النظرة إلى النيكلات. لم يعد من الممكن اعتبارها مجرد توأم للكوبرات — فهي تمتلك فيزياء خاصة بها للموصلية الفائقة لم تُفهم بعد. النيكلات النقي يوصل التيار دون فقدان عند درجات حرارة لا تزال بعيدة عن درجة حرارة الغرفة، لكن حقيقة وجود آليتين مختلفتين في عائلة واحدة من المواد تبشر بطرق جديدة لفهم الموصلية الفائقة عند درجات الحرارة العالية. ربما يكمن المفتاح ليس في الإضافات، بل في القدرة على الحفاظ على ترتيب مثالي للبلورة.

الملخص الأصلي

كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2607.16684

Infinite-layer nickelates have been widely viewed as cuprate analogs in which superconductivity emerges and forms a superconducting dome centered around 10-20% cation substitution. Here we show that pristine and stoichiometric PrNiO2, without cation substitution, exhibits intrinsic superconductivity characterized by zero resistance and diamagnetism in uncapped films. Through heterostructure engineering, we further exclude an interfacial origin of the superconductivity. Remarkably, zero-resistance superconductivity is consistently observed in trivalent-substituted PrNiO2, whereas it is rapidly suppressed by dilute divalent substitution. Combined with angle-resolved photoemission studies, these results indicate that such a new superconducting regime is confined to within 3% additional hole doping from pristine PrNiO2. Furthermore, this phase is separated from the previously established superconducting dome around ~ 20% divalent doping by a non-superconducting region in the phase diagram, and is further distinguished by a remarkably stronger upper-critical-field anisotropy. These findings establish a unique separated superconducting regime, suggesting that infinite-layer nickelates are not merely cuprate analogs but host distinct superconducting physics.