La4Ni3O10?δ在高压低温条件下的晶体与电子结构研究

《Journal of the American Chemical Society》：Crystal and Electronic Structure Studies of La4Ni3O10?δ under High-Pressure and Low-Temperature Conditions

高压下La4Ni3O10?δ相变及超导机制研究通过原位XRD和XAS揭示其0-51.3 GPa、10-300 K范围内三斜→四方→正交相变过程，发现Ni价态升高及3d与O 2p轨道杂化是高温超导关键因素。

　　

最近在双层和三层Ruddlesden–Popper镍酸盐中发现的压力诱导高温超导现象引发了全球对这些非常规超导系统的研究兴趣。理解其晶体和电子结构对于揭示超导机制至关重要。对于三层La₄Ni₃O_10?δ材料，目前的结构研究仅在常温下进行，因此大量的压力-温度（P-T）区域尚未被探索。在这里，我们利用X射线衍射（XRD）和X射线吸收光谱（XAS）技术，在0至51.3 GPa的压力和10至300 K的温度范围内，对其临界P-T相图进行了原位研究。研究结果表明，La₄Ni₃O_10?δ在压力作用下会从单斜晶系（P₂₁/a）转变为四方晶系（I₄/mmm），并在压力超过48 GPa时冷却过程中进一步转变为正交晶系（Bmab）。此外，镍（Ni）的价态随压力增加而升高，并在低温下保持稳定。镍（Ni）的p轨道和d轨道以及Ni的3d轨道与氧（O）的2p轨道之间的增强杂化作用，在超导状态下起着重要作用，这是由于NiO₆八面体的形变所致。我们的研究为镍酸盐材料的高临界温度（T_c）超导机制提供了重要见解，并为相关超导系统的进一步研究奠定了基础。