作者:RIKEN 图1:电子(紫丁香)在穿过镍酸盐材料的氧化镍层时相互强烈作用，镍酸盐材料可以作为高温超导性的模型(镍=灰色，氧=红色)
(图片由RIKEN紧急事件科学中心的Mari Ishida制作
)
信用:RIKEN紧急事件科学中心 RIKEN物理学家的计算可以帮助寻找高温超导体，他们揭示了氧化镍材料中电子的行为
超导体可以携带没有电阻的电流，并被用来制造强大的电磁铁或测量磁场的灵敏仪器
传统的超导性依赖于一种仅在极低温度下发生的电子配对形式，因此超导装置必须用昂贵的液化气体冷却
但是大约30年前，研究人员发现一些铜酸盐材料可以在相对较高的温度下变成超导体，最高可达140摄氏度
这种高温超导性的根本原因仍不清楚
2019年，研究人员发现掺锶钕氧化镍(Nd0
8Sr0
2NiO2)可以在258摄氏度以下超导
这一发现引起人们的注意不是因为温度，而是因为这种镍酸盐材料与铜酸盐具有非常相似的晶体结构，并且可以作为一个试验台来更好地理解超导性在这些材料中是如何工作的
镍酸盐材料由交替的钕和氧化镍层组成
RIKEN紧急物质科学中心的Yusuke Nomura和他的同事现在已经研究了这两层中某些电子之间的相互作用如何影响超导性
研究小组的计算表明，氧化镍层中的电子相互作用很强，这类似于铜酸盐，铜酸盐中的强相关性被认为在高温超导性中起着关键作用
然而，镍酸盐和铜酸盐之间有一个区别:在镍酸盐中，钕层中的电子被部分占据并形成费米袋，费米袋是由费米表面包围的布里渊区中相对较小的区域
这些口袋没有出现在铜酸盐中，这可能使镍酸盐材料成为铜酸盐的不完美的类似物
野村证券的团队使用计算模型来研究是否可以通过调整材料的化学成分来消除口袋，从而创造出一种镍酸盐，更好地匹配铜酸盐
他们发现有两种化合物符合要求:钠钕镍氧化物(NaNd2NiO4)和钠钙镍氧化物(NaCa2NiO3)
野村证券指出，“如果建议的镍酸盐是合成的，它们将是铜酸盐超导体的真正镍类似物。”
“下一步是以更系统的方式阐明镍酸盐和铜酸盐之间的区别和相似之处，并对两种系统中的超导机制有更深入的了解，”他补充道
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