Фазовый переход, который никто не замечал экспресс
Семейство никелатов — слоистые кристаллы, похожие на стопку блинов: слои никеля и кислорода чередуются с прослойками лантана. Два года назад в них обнаружили сверхпроводимость — способность проводить ток без сопротивления при охлаждении. Но данные разных лабораторий разнились так, будто каждый измерял свой материал. Группа исследователей решила разобраться, в чём дело.
Они вырастили безупречные монокристаллы всей серии Laₙ₊₁NiₙO₃ₙ₊₁ и провели их через десятки тестов: от рентгена до магнитных измерений, от двух градусов выше абсолютного нуля до тысячи градусов Цельсия. И нашли то, что ускользало от других: при высокой температуре в кристалле происходит ещё одна перестройка атомов — не та, что ведёт к тетрагональной фазе, а совсем иная. Раньше её просто не замечали, потому что она маскируется под более заметный переход.
Этот «тихий» фазовый переход объясняет разнобой в результатах: в зависимости от условий синтеза кристалл может оказаться по ту или иную сторону невидимой границы. Теперь, зная о нём, можно выращивать никелаты с заданными свойствами — и приближать понимание высокотемпературной сверхпроводимости.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском 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.
Сверхпроводимость в никелатах нашли только в 2019 году, хотя первый никелат синтезировали ещё в 1970-х — полвека никто не догадывался охладить его и проверить сопротивление.