صفيحة رقيقة كغشاء الصابون من السيراميك، يتدفق فيها تيار كهربائي دون أدنى مقاومة. هكذا تبدو الموصلية الفائقة التي تم تحقيقها في النيكيلات، وهي أقرباء الموصلات الفائقة الكوبراتية الشهيرة. عادةً، يتطلب ذلك ضغطًا هائلًا يعادل الضغط في قاع المحيط. الآن، وجد العلماء طريقًا بديلًا: لقد زرعوا الرقاقة على ركيزة بلورية تضغطها بقوة تبلغ 2.14%. يعمل الانضغاط مثل الملزمة، مما يجبر الذرات على الترتيب بالشكل المطلوب.
تحت هذا الانضغاط، تظهر الرقاقة موصلية فائقة بالفعل عند 60 كلفن (أي ما يعادل -213 درجة مئوية)، وتفقد مقاومتها تمامًا عند 33 كلفن. أكدت القياسات المغناطيسية أن الطبقة فائقة التوصيل ثنائية الأبعاد، إذ يتدفق التيار فقط في مستوى الرقاقة، كما لو كان على جليد أملس بلا حدود. لكن المفاجأة الكبرى كانت في كيفية تحرك الشحنات. في البلورات تحت الضغط، تحمل التيار "ثقوب"، وهي فراغات موجبة الشحنة ناتجة عن الإلكترونات. هنا، العكس تمامًا: الحاملات هي الإلكترونات نفسها. هذا الاختلاف الجوهري يشير إلى أن الانضغاط والضغط، رغم أنهما يؤديان إلى نفس الهدف، يؤثران على المادة بطرق مختلفة.
هكذا، يفتح الانضغاط بنسبة 2.14% بُعدًا جديدًا للتحكم في الموصلية الفائقة. بدلًا من الضغط على البلورة من جميع الجهات، يمكن ببساطة اختيار "الأساس" المناسب لزراعة الرقاقة. وعندها، تصبح الصفيحة السيراميكية، التي تشبه قطعة زجاج ملون، موصلًا بدون فقدان للطاقة، جسرًا نحو تقنيات موفرة للطاقة.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2608.01295v1
The realization of high-temperature superconductivity in bilayer nickelates under epitaxial compressive strain is widely interpreted as mimicking the effects of high hydrostatic pressure. To test the equivalence of these mechanisms, we investigated a comprehensive strain continuum ranging from compressive (-2.14%) to tensile (+0.91%). Crucially, via ozone-assisted atomic-layer epitaxy, we realized high-temperature superconductivity in as-grown La2PrNi2O7 films on NdAlO3 substrates, which induce the most extreme compressive strain in this material system. Under extreme compression (-2.14%), these films exhibit a Tc_onset of 60 K, zero resistance at 33 K, and a diamagnetic response at 20 K, with magnetotransport measurements confirming a quasi-two-dimensional superconducting nature. Comparing our phase diagram with reported data reveals distinct lattice responses: unlike in pressurized crystals, the superconducting window in epitaxial films diverges significantly in the out-of-plane parameter c (or c/ap ratio) but remains consistent with the bulk regarding the in-plane parameter ap. Crucially, while superconductivity in both systems emerges from the suppression of spin-density waves (SDW), Hall measurements reveal a fundamental electronic dichotomy: optimal superconducting films are intrinsically electron-like (exhibiting a negative Hall coefficient), in stark contrast to the hole-like nature (positive Hall coefficient) of high-pressure bulk crystals and non-superconducting tensile films. Ultimately, both tuning strategies effectively modulate the underlying correlation landscape - the true driver of superconductivity - transcending the constraints of specific Fermi surface topologies. This work establishes a macroscopic platform for probing the multi-orbital physics of nickelates, offering a new dimension for investigating high-temperature superconductivity.
درجة حرارة 60 كلفن أبرد من سطح بلوتو (حوالي 44 كلفن)، لكن هذه الموصلية الفائقة لا تزال تُعتبر "عالية الحرارة"، لأن الموصلات الفائقة التقليدية تعمل فقط بالقرب من الصفر المطلق (أقل من 30 كلفن).