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镍基氧化物超导体是近年非常规高温超导领域核心研究体系，为破解高温超导微观配对机制提供全新研究路径。科研人员最早在无限层 Nd₁₋ₓSrₓNiO₂薄膜中观测到超导现象，后续在 Ruddlesden-Popper 型双层镍酸盐 La₃Ni₂O₇高压样品中实现最高 80K 超导转变温度，极大推动该领域发展。随着应变调控工艺迭代，学界实现 La₃Ni₂O₇衍生薄膜常压 40K 区间超导，摆脱高压设备限制，让常压下直接观测超导本征物性成为现实。但该类双层镍酸盐电子配对对称性长期存在理论分歧，主流假说分为 s± 波与 d 波配对两类，超导能隙对称特征是区分两种模型的核心判据。此前相关实验仅能依托高压样品开展，难以获取高质量隧穿谱数据，无法为理论争论提供可靠实验支撑。常压超导薄膜的出现填补了这一实验空白，借助扫描隧道显微谱学手段直接解析超导能隙结构，能够客观判别电子配对形式，完善双层镍酸盐高温超导机理的完整理论框架，对后续新型高温超导材料设计具备重要参考价值。
在这项研究中，研究人员联合海外理论学者制备出高质量 La₂PrNi₂O₇双层镍氧化物超导薄膜，样品超导起始转变温度达到 41.5K，依托针尖挖掘技术剥离薄膜表层，直接暴露内部超导功能层，并在 0.4K 极低温环境下完成单粒子隧穿谱定量检测。实验采集到稳定、可重复的超导能隙信号，测得主导能隙数值约 19meV，该能隙整体各向异性程度偏低。团队采用 Dynes 标准模型对谱学数据拟合分析，拟合结果证明该主导能隙符合 s 波对称特征，直接排除 d 波作为主导配对形式的可能性，有力佐证 s± 配对机制。实验同时捕捉到 6–8meV 区间次级小能隙，同样呈现弱各向异性 s 波属性；在 49±2meV 能量区间观测到显著鼓包特征结构。研究人员计算该结构能量与主能隙、超导临界温度的比值，数值与非常规超导体自旋共振玻色子模特征高度吻合，判定该鼓包为介导电子配对的玻色激发模式。整套实验完整获取常压双层镍酸盐薄膜的能隙多尺度谱学信息，为厘清镍基超导电子配对过程提供直接、完整的微观实验数据。
本次基于常压 La₂PrNi₂O₇薄膜的单粒子隧穿谱研究，从实验层面明确双层镍酸盐超导体的核心配对规律，为持续多年的理论争议给出关键判定依据。双能隙拟合结果区分出成键能带对应的 19meV 大能隙与反键能带对应的 6–8meV 小能隙，进一步拆分计算得到层间配对能约 13meV、层内配对能约 6meV，证实层间电子相互作用是驱动超导配对的核心因素。49meV 处玻色子模信号与超导态同步消失，证明该玻色激发和电子配对行为强耦合，补充完善 s± 配对模型的微观物理图像。尽管现有谱学数据充分支撑 s 波主导的 s± 配对理论，彻底否定 d 波主导配对的猜想，但仍缺少动量分辨维度的实验数据交叉验证，无法完全覆盖费米面全区域能隙特征。该工作搭建起常压镍基超导薄膜谱学标准化测试方案，降低后续同类体系机理研究的实验门槛，明确后续研究需围绕角分辨光电子能谱等动量分辨表征开展，进一步验证 s± 配对理论普适性。整体成果补齐双层镍基高温超导机理的关键实验短板，为定向研发更高转变温度镍基超导材料提供清晰的物理机制指引。
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