镍酸盐测到100.5K信号，难的是证明它真的超导

33万倍大气压下，镍酸盐把超导信号推过100K

电阻没有归零，镍酸盐的100.5K意味着什么

一块直径约100微米的黑色样品，被夹在两颗钻石之间。射频线圈在100.5 K处听到异常，电阻却没有归零。8月12日发表的镍酸盐研究，把转变温度推到新位置，也把一个更基本的问题摆到台前：怎样才算真的证明了超导？

100.5 K，究竟是什么温度

这项发表于《自然·通讯》的研究，来自中山大学、高压科学与技术先进研究中心等机构。团队合成了La3−xNdxNi2O7双层镍酸盐，让钕（Nd）逐步替代镧（La），最高做到x=2.4。随后，他们把多晶样品装进钻石对顶砧，在数十吉帕压力下测量电阻、晶体结构和射频响应。论文原文

最醒目的数字有三个，却不能混在一起。

在电输运实验中，x=2.1样品在34.9 GPa下，电阻从约93 K开始明显下降；对电阻曲线求导，转变特征可追到97 K。x=2.4样品也有相近结果。但降温到底，电阻仍未达到零。

另一次射频实验中，x=2.1样品在33 GPa——约32.6万倍标准大气压——下，在3.11、2.22和0.555 MHz三个频率都出现100.5±1 K的异常。x=2.4样品在41 GPa下的对应温度约为98±2 K。论文因此使用了谨慎的复数：检测到“超导的信号”，而不是宣告整块材料在100.5 K实现零电阻。

这一区别不是文字游戏。超导转变温度可以由电阻开始下降、完全归零或抗磁响应来定义；不同方法看到的，是同一转变的不同边界。最新结果把镍酸盐的射频信号推过100 K，但更完整的体相证据仍来自另一种材料：La2SmNi2O7单晶在21.6 GPa下，电阻从92 K开始下降、到73 K归零，并在20.6 GPa、60 K观察到迈斯纳效应。单晶研究

用更小的原子，在晶体内部施压

为什么要用钕替换镧？答案藏在原子的尺寸里。

La3Ni2O7属于Ruddlesden–Popper结构。可以把它想成反复堆叠的“三明治”：两层NiO2平面组成一个导电双层，外面由稀土—氧层隔开。2023年，同一研究网络首次报告这种材料在14—43.5 GPa下出现最高约80 K的超导信号，引发镍酸盐研究热潮。2023年原始论文

外部压力会缩短原子间距、改变Ni—O—Ni键角，使镍的两个关键轨道重新耦合，也推动低对称的正交结构转向高对称的四方结构。新研究想知道：能否用化学替位，在材料内部制造类似压力？

钕离子的半径约0.995埃，镧约1.106埃。把较小的钕放进原来属于镧的位置，晶格会收缩。团队把这一方法称为化学压力。不过，化学替位并不等于把外部压力旋钮简单拧大。钕还带有4f磁矩，会改变磁有序；随着钕比例上升，自旋密度波转变温度从未掺杂样品的138(5) K升至161(6) K。与此同时，x=0.9样品的正交—四方结构转变约在13.2 GPa发生，x=2.1则要到约26 GPa。

也就是说，钕既压紧了晶格，又让低压结构更稳定。真正被调动的不是一个变量，而是一组互相牵制的晶格、磁性与轨道条件。

研究人员还把不同双层镍酸盐的最高起始转变温度与晶格参数放在一起比较，发现c轴越短，最高Tc总体越高。他们据此推测，层间磁交换增强可能有利于配对。但“负相关”仍不是因果证明。薄膜承受双轴应变，块体承受近似各向同性压力；氧缺陷、载流子浓度和相纯度也都在变化。公开审稿中，一位审稿人持续反对把这种关系称为“普适线性规律”。最终版本删除了原先的线性斜率，只保留较弱的相关性判断。透明同行评审

这次改动很重要：材料设计得到一条可继续检验的线索，却还没有得到配对机制的判决书。

样品质量，不是实验的脚注

镍酸盐这三年的进展，也是一段样品制造史。2023年的La3Ni2O7让研究者第一次看到约80 K迹象，但不同实验室得到的电阻降幅和超导体积分数并不一致。双层结构容易混入单层、三层等其他Ruddlesden–Popper相；氧空位、堆垛次序和压力路径稍有变化，电子状态就会改变。对一块宏观陶瓷来说只是“杂相”的东西，在直径100微米的高压样品里可能占据不可忽略的比例。

后来，La2PrNi2O7和La2SmNi2O7单晶之所以重要，不只因为数字更高，而是单晶让连续电流通路、结构测量和抗磁信号更容易彼此对应。后者同时给出92 K起始、73 K零电阻与60 K迈斯纳效应，三者之间相差几十开尔文，恰好说明Tc从来不是脱离方法的一个点。

本次团队选择多晶路线，是因为高比例钕替位本身很难在高质量单晶中实现。它换来了宽广的成分扫描，也带来晶粒连通性与相均匀性的代价。射频测到的100.5 K，可能代表样品中最先进入超导态的区域；电阻不归零，则说明这些区域还没有形成贯穿样品的无损通道。两种结果并不必然冲突，但它们回答的是不同问题。

这也是为什么下一步不能只重复一次同样的射频曲线。更有说服力的实验，需要把局部结构、局部磁响应与输运放在同一块样品、同一压力点上比较，或者在钕掺杂单晶中获得可重复的零电阻。样品科学决定了材料是否存在；测量科学决定我们能否把它说清楚。

电阻、迈斯纳效应与射频，各自证明什么

理想超导体有两张经典身份证。

第一张是零电阻。电流进入凝聚态后，不再像普通金属那样耗散。第二张是迈斯纳效应：材料进入超导态时排斥磁场，表现出抗磁性。前者回答电能否无损通过，后者回答样品是否形成具有体积的超导状态。

本研究的样品没有拿出这两张完整身份证。电阻下降但不归零；常规直流磁化率也没有给出可定量的迈斯纳体积分数。作者认为，多晶晶界、堆垛层错、氧含量差异和压力不均匀会切断连续电流路径。高压磁测量则面临更直接的尺度问题：样品直径约100微米、高约20微米，外面的钻石对顶砧直径8.5毫米、高40毫米，装置背景体积超过样品一千万倍。

射频法试图绕开这个困难。线圈向样品施加交流场，再叠加低频调制场。当材料的磁导率和表面阻抗在转变附近变化，系统会出现二次谐波信号。它像一只针对微小高压样品调过音的耳朵，能够从巨大背景中分辨变化；团队还用已知Tc为94±2 K的BSCCO高温超导体做了校准。

但耳朵灵敏，不等于它知道整块样品有多少进入超导态。射频信号可能优先响应少量最高Tc区域，而电流必须穿过晶粒之间的完整通路。论文把两种测量的差异归因于样品不均匀，这个解释合理，却仍需单晶和独立复现检验。

一份公开审稿，怎样改变了论文

这篇论文最值得读的材料之一，不在正文，而在52页同行评审文件里。

初审时，一位审稿人直指最大弱点：样品既没有零电阻，也没有迈斯纳效应；93 K的电阻下降可以是超导迹象，但不足以支撑接近100 K的强结论。审稿人还质疑早期射频异常会随频率变化，而且与电阻转变温度对不上。

作者没有只靠文字辩护。他们重新对x=2.1样品做高压射频实验，在三个频率下得到一致的100.5 K异常；补测BSCCO标准样品，并用热重分析检查不同钕含量样品的氧含量。随后，论文把强结论降级：标题保留“100K”，正文则明确使用“signatures”，并补充导数转变、测量差异和样品异质性。

另一位审稿人仍不接受c轴长度与Tc关系可以推出层间耦合是主导机制。经过三轮往返，作者撤回“普适线性关系”，但保留负相关和机制假说；审稿人依然不支持发表。论文最终被接收，意味着编辑认为整体证据足够重要，并不意味着所有同行已经同意每一层解释。

这段过程让“科学自我纠错”变得具体：它不是把争议磨平，而是迫使作者补实验、缩小口径，并把仍未解决的分歧留在公开记录里。

100 K不是应用门槛，33 GPa才是

100.5 K约为零下172.7摄氏度，高于液氮77 K沸点。单看温度，它容易让人联想到更便宜的冷却和高温超导设备。但这块样品同时承受33 GPa压力。实验室依靠钻石尖端把巨大力集中在微米尺度；电缆、磁体、输电设备不可能在这种压力下工作。

因此，今天的产业意义不是“液氮超导镍酸盐即将商业化”，而是材料设计地图多了一个方向：更小的稀土离子、c轴压缩、磁有序和双层耦合可能共同抬高Tc。真正的工程问题，是能否把这些结构条件冻结在常压材料里。

常压路线已经有早期答案。2025年，外延压缩应变让La3Ni2O7薄膜在常压下出现约26—42 K的起始信号。常压薄膜研究 它把压力拿掉，却把温度降了下来，也暴露出薄膜异质性、应变控制和样品体积分数问题。

未来最有价值的组合，不一定是继续追一个更大的射频数字。它可能是把化学替位、外延应变、氧含量控制和更高质量单晶结合起来，在较低压力下同时拿到三件东西：更高起始温度、真正零电阻、可定量抗磁响应。

纪录之外，证据链才是边界

镍酸盐在三年里从约80 K走到96 K的单晶起始温度，再到100.5 K射频异常，速度很快。但最新数字并没有取代旧证据：92 K起始、73 K零电阻、60 K迈斯纳效应，仍是判断“体相超导”时更完整的坐标。

新研究真正移动了两条边界。一条属于材料：高比例钕替位证明双层镍酸盐的晶格和磁性可以被系统调控。另一条属于测量：在极小、极高压、强背景的样品里，射频提供了比直流磁化更敏感的窗口。

但窗口不是全景。100.5 K值得写，不是因为它已经兑现了高温超导应用，而是因为它把下一步实验变得更明确：做出更均匀的样品，让电阻真正归零，让抗磁体积分数可以计量，再由其他实验室重复得到同一结果。

超导研究最动人的时刻，常常不是数字跨过一条整数线，而是一个漂亮信号终于经得住更多种测量。对这块镍酸盐来说，100.5 K是邀请，不是终点。

---

资料来源

1. Nature Communications — High-temperature superconductivity at 100K in La3−xNdxNi2O7 — 2026-08-12 — https://doi.org/10.1038/s41467-026-76534-z
2. Nature Communications — Transparent Peer Review file — 2026-08-12 — https://media.springernature.com/original/springer-static/esm/art%3A10.1038%2Fs41467-026-76534-z/MediaObjects/41467_2026_76534_MOESM2_ESM.pdf
3. Nature Communications — Supplementary Information — 2026-08-12 — https://media.springernature.com/original/springer-static/esm/art%3A10.1038%2Fs41467-026-76534-z/MediaObjects/41467_2026_76534_MOESM1_ESM.pdf
4. Figshare — Source data for Qiu et al. — 2026-08-12 — https://doi.org/10.6084/m9.figshare.32896412
5. Nature — Signatures of superconductivity near 80 K in a nickelate under high pressure — 2023-07-12 — https://doi.org/10.1038/s41586-023-06408-7
6. Nature — Bulk high-temperature superconductivity in pressurized tetragonal La2PrNi2O7 — 2024-10-02 — https://doi.org/10.1038/s41586-024-07996-8
7. Nature — Bulk superconductivity up to 96 K in pressurized nickelate single crystals — 2025-12-02 — https://doi.org/10.1038/s41586-025-09954-4
8. Nature — Signatures of ambient pressure superconductivity in thin film La3Ni2O7 — 2025 — https://doi.org/10.1038/s41586-024-08525-3