镧基化合物是超导研究的核心体系，但其中镧离子通常以+3价稳定存在，其5d电子态远离费米能级，不直接参与物理性质调控。然而在岩盐结构的单氧化镧（LaO）中，镧呈现罕见的+2价，使得5d电子进入巡游态，为探索基于5d轨道的新型量子现象提供了独特平台。长期以来，关于LaO的本征物态一直存在争议：早期研究认为块体LaO仅表现为金属性，而近年仅在拉伸应变的薄膜中观测到约5 K的超导电性，这引发了领域内对其超导电性是否本征、配对机制是否传统的深刻疑问。
针对上述难题，SWAG直播
李满荣团队与中国科学院物理研究所、中山大学、河南省科学院等单位的合作者，通过高压高温合成技术成功获得了块体LaO，并系统研究了其超导特性。相关研究成果以“3D Unconventional Superconductivity in Bulk LaO”为题发表在国际顶级化学期刊《Journal of the American Chemical Society》上。SWAG直播
硕士研究生王志帆、中山大学博士张嘉媛和河南省科学院毕敬凯为论文共同第一作者，通讯作者为SWAG直播
李满荣教授、韩艺丰副研究员，以及中山大学姚道新教授、中国科学院物理研究所邓正研究员。
图1. 块体LaO的结构与超导电性
研究显示，该块体材料在常压下即表现出本征的第二类超导电性，临界温度TC约为6 K，高于此前薄膜中5.37 K的报道值。进一步研究发现，无论是通过Y元素掺杂引入化学压力，还是直接施加物理压力，均能使晶格收缩并显著提升TC。在Y掺杂x = 0.10时，TC升至6.9 K；在20 GPa物理压力下，TC达到创纪录的12.7 K，这是迄今镧单硫族化物（LaX, X=O, S, Se, Te）家族中的最高临界温度。
图2. 压力调控的超导相图
值得注意的是，压缩晶格增强超导的现象与传统理论预期相反。计算表明压缩应变会导致费米能级处的电子态密度降低，按照常规电-声子耦合理论应抑制超导，但实验却观测到临界温度大幅上升，这一矛盾指向非常规超导配对机制。
图3. 电子结构演化
理论分析进一步揭示，压缩应变显著增强了La-5d与O-2p轨道的杂化，促使费米面重构为三维多口袋拓扑，这种结构有利于自旋或轨道涨落作为配对媒介，从而驱动非常规超导。
该发现明确了块体LaO的本征超导属性，颠覆了薄膜中“拉伸应变增强超导性能”的传统认知，为理解5d电子体系中的非常规超导机理提供了新视角，并为探索更高临界温度的超导体开辟了新路径。
该研究得到该研究工作得到了国家自然科学基金（项目批准号：22090041, 22575071, 12404007, 12494591, 92165204, 92565303, 22531001）、广东省基础与应用基础研究基金（项目批准号：2022B1515120014）、广东省量子科学战略专项（项目批准号：GDZX2401010）、中国科学院基础研究青年科学家项目（项目批准号：YSBR-030）、国家重点研发计划（项目批准号：2022YFA1403900）、河南省科学院高层次人才科研启动基金（项目批准号：241827046, 242027151, 241827022）、河南省科学院基础研究基金（项目批准号：240627005）以及北京凝聚态物理国家研究中心（项目批准号：2023BNLCMPKF006）的资助。同步辐射实验在日本SPring-8的BL44B2线站（实验提案号：2025A1497）和上海同步辐射光源（SSRF）的BL14B线站完成，感谢相关机构与工作人员的支持。
论文题目：3D Unconventional Superconductivity in Bulk LaO
论文链接：
//pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.6c00519
撰稿：王志帆 韩艺丰
初审：李诗琪
复审：潘福生
