香港科技大學（廣州）先進材料學域與量子科技中心教授李昊翔團隊與美國科羅拉多大學、美國阿貢國家實驗室，以及山東大學教授張俊杰團隊合作，首次通過實驗展示了平面鎳氧化物的電子結構與多體相互作用的信息，發現了平面鎳氧化物具有遠超銅基高溫超導體正常態中的電子相互作用強度。相關研究1月13日發表于《科學進展》。
高溫超導的物理機制是困擾物理與材料學界30多年的難題。銅氧化物超導體不僅有遠高于其他材料的超導轉變溫度，還擁有傳統理論不能解釋的量子多體效應，特別是其中的奇異金屬態（strange metal state），完全違背了傳統的朗道費米液體理論。鎳是銅在元素周期表上的鄰居，鎳氧化物多年以來一直是探索高溫超導及其反常電子多體效應的候選材料。
2019年，鎳氧化物的超導首次在一種平面結構的材料中被發現。這種平面鎳氧化物擁有與銅基高溫超導體極為相似的電子特性，迅速成為探索高溫超導物理的熱門材料。然而，由于材料生長與測量技術的限制，平面鎳氧化物的電子結構與電子多體相互作用信息一直未有直接的實驗觀測，是這個研究領域缺失的一塊重要的拼圖。
該項工作中，研究人員通過三層平面鎳氧化物（Pr4Ni3O8）的單晶生長與角分辨光電子譜的測量，首次展示了平面鎳氧化物的電子結構與電子多體相互作用信息，填補了該方向的空白，為理解近期發現的平面鎳氧化物超導相提供了重要的實驗結果。李昊翔在其中做了重要的角分辨光電子譜測量與綜合分析工作，并得出該研究的結論。
該工作通過實驗發現，平面鎳氧化物在電子結構上與銅氧化物超導體極其相似，同時也擁有違背傳統費米液體理論的奇異金屬態；然而，在三層平面鎳氧化物Pr4Ni3O8中，電子的相互作用強度遠超過銅基高溫超導體奇異金屬相中的電子。這一意外發現將為解開鎳氧化物的超導機制提供重要的線索。
據了解，李昊翔主要研究方向為探索電荷、自旋以及晶格相互作用中產生的量子多體態。他利用角分辨光電子譜與各種X射線散射技術探究新型量子材料中的糾纏量子序以及拓撲多體態。他正在開發一套能同時探測電子與聲子的結構和動力學信息的量子譜譜儀系統。