4月23日，《自然》（Nature）以“加速文章预览”形式，刊发了由香港城市大学李丹枫副教授联合南方科技大学薛其坤院士团队陈卓昱副教授在镍基超导体系的重要科学进展（Field re-entrant superconductivity in Eu-doped infinite-layer nickelates），在Eu掺杂无限层镍酸盐Sm_0.95-xCa_0.05Eu_xNiO₂（SCEₓ）薄膜中首次观测到磁场诱导的重入超导态，为破解磁性与超导共存、设计极端条件下新型量子材料提供了全新路径。该研究由香港城市大学、南方科技大学、华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心、中国科学院强磁场科学中心等单位联合攻关完成。该项研究中，国家脉冲强磁场科学中心李亮教授、王俊峰研究员、杨明副教授团队提供了关键的超强脉冲磁场条件及电输运测量支撑，为揭示这一新奇量子现象奠定了不可或缺的实验基础。

超导与磁性通常被视为相互排斥的两种量子态：磁性会通过轨道效应与塞曼效应破坏库珀对，导致超导电性消失。但在Chevrel相化合物、有机超导体、重费米子超导体等少数材料体系中，二者不仅可以共存，甚至能产生协同增强效应，催生出“重入超导”“自旋三重态超导”等新奇量子物相。然而长期以来，这类奇异现象始终未能在高温超导材料体系中实现。

无限层镍氧化物(如NdNiO₂、SmNiO₂)因其与铜氧化物相似的电子结构和高达35K的超导转变温度，被视为探索高温超导机理的全新研究平台。但此前研究大多聚焦于材料本征的超导特性，稀土离子（如Eu²⁺）的磁性对超导的调控作用始终未得到充分探索。

本研究中，研究团队利用脉冲激光沉积与原位拓扑还原技术，制备出高质量、宽掺杂范围的SCEₓ薄膜，系统构建了该体系完整的Eu掺杂相图。依托脉冲强磁场设施的电输运测试系统，研究团队对不同掺杂SCEₓ薄膜在60特斯拉（T）超强磁场下的输运性质进行了研究，系统绘制了其超导态随磁场演化的相图。当Eu掺杂浓度进入特定区间时（x=0.32-0.40），体系的超导电性在低磁场下被抑制消失，但随着外磁场强度升高，超导态会重新出现，并能稳定维持在45T以上（图1）。这是首次在与铜基高温超导结构相近的体系中，观测到由磁场诱导的奇异超导相。该行为可部分归因于Jaccarino-Peter补偿效应：Eu²⁺离子的磁矩(S=7/2)产生的内部交换场与外磁场相互抵消，使作用于库珀对的有效磁场降低至超导上临界场以下，从而让超导恢复。

图1 a. SCE_0.34样品在不同温度下、H//c方向、最高60T的ρ(H)曲线。b. SCE_0.34样品在4.2K下、不同角度θ、最高60T的ρ(H)曲线。θ为磁场与样品表面法线之间的夹角。

传统的重入超导现象对磁场角度非常“挑剔”，通常仅在极窄的范围内（约2°-10°）才能出现。然而，60T强磁场下的转角输运测量研究表明，镍基体系的重入超导具有全角度鲁棒性——在0°到90°的完整范围内均能稳定存在（图1b），远超有机超导体（2°-10°）与重费米子超导体（~30°），呈现独特的三维超导特征。这一发现意味着，经典的“磁场抵消机制”（Jaccarino-Peter机制）已不足以解释其物理本质。特别是在高掺杂浓度下，高磁场下的超导态反而比低场态更稳健。这暗示着磁关联诱导的“非常规配对”在其中扮演了关键角色，为超导物理研究提供了全新的维度。

图2 SCE_x过掺杂区域（0.30<x<0.40）的超导再入相图

图3 SCE_x薄膜面内磁场下的超导再入相图以及随掺杂变化的相图

这项工作为理解强关联电子体系中的磁电相互作用提供了新视角。Eu掺杂镍氧化物作为一个独特的材料平台，使研究者能够在强关联氧化物中探索磁场与超导共存的微观机制，为高温超导机理研究开辟了新的实验方向。

脉冲强磁场设施是此次突破性发现的关键支撑平台。为了清晰观测到重入超导特征，对磁场条件要求非常高，需要磁场达到60T以上，而脉冲强磁场设施是目前唯一可提供此等级磁场强度的非破坏性实验装置。国家脉冲强磁场科学中心建有我国唯一、亚洲最大的脉冲强磁场设施，可实现50-94.88T脉冲强磁场，为此次研究提供了国内独一无二的超强磁场实验条件。该研究中，借助脉冲强磁场设施的60T强磁场以及转角电输运测量技术，不仅可覆盖全角度范围（0°-90°），更能在完整掺杂区间内确立高温重入超导的全角度鲁棒性，成为此次发现新奇量子现象的“金钥匙”。

该工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、广东省相关研究基金、中国香港特别行政区研究资助局、深圳市研究基金、美国能源部基础能源科学项目、国家脉冲强磁场科学中心开放课题等资助支持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10547-y