自1986年高温超导发现以来，与其相关的研究已经走过40年的历程，然而其微观机理却一直没有形成共识，是凝聚态物理领域最具挑战的前沿问题之一。回顾传统超导体的研究历程，对同位素效应的定量描述（即T_c∝1/M^0.5，其中M为同位素原子质量）确立了以电声耦合为媒介的电子配对机制，为BCS理论的建立奠定了重要基础。同时，电声耦合也对正常态输运性质起重要作用，而分别从超导态和正常态获得的电声耦合系数几乎相同，表明两者之间存在明确的微观联系。因此，建立T_c的定量化关系，是推动理论研究突破的重要途径。

　　高温超导的正常态普遍展现出电阻率随温度线性变化的反常行为。而当超导被压制过后，这一行为可以延伸到低温极限，与传统费米液体理论相悖，因而得名“奇异金属”。随着研究的深入，人们发现奇异金属态与高温超导之间存在着密切关联，因而探究两者之间的定量物理规律也成为揭示高温超导微观机理的重要路径。为此，中国科学院物理研究所超导国家重点实验室金魁团队利用材料基因工程连续组分单晶薄膜实验技术，揭示了超导转变温度T_c与奇异金属线性电阻斜率A₁间的量化规律，即T_c∝A₁^0.5【Nature 602, 431 (2022)】。随后，团队通过自主发展的离子液体调控及原位表征技术，在FeSe超导薄膜中验证了同样的平方根标度关系【Nature Physics 19, 365 (2023)】。这一结果表明，高温超导与奇异金属态之间的定量规律对晶体结构和电子结构显著不同的材料家族同样成立，展现出较好的普适性，也明确的指明高温超导的微观机制不能由传统的电声耦合机制加以解释。

　　这些研究也引出了更深入的科学问题：究竟是哪一种微观散射机制，既导致正常态电阻率的反常行为，又促进电子配对？ 一般而言，A₁由载流子浓度n、电子等效质量m^*和散射率τ^-1等基本物理量共同决定，反映的是样品总散射率随温度的变化，因而仅凭其与T_c的关联还不足以回答这一问题。要识别其微观机制，需要进一步拆解各个基本物理量在动量空间中的分布及其随掺杂的演化。针对这一问题，SC2组金魁、陈其宏与荷兰拉德堡德大学强磁场实验室的N. E. Hussey、C. M. Duffy等人合作利用连续组分La_2-xCe_xCuO₄薄膜，在0.116 ≤ x ≤ 0.188范围内精确选取多个掺杂水平，结合零场电阻率和强磁场输运测量，对上述问题开展了系统研究。结果表明，La_2-xCe_xCuO₄磁电阻随温度呈现非单调变化，并在高场表现出近似线性行为，为提取散射的强度、确定其各向异性的具体形式提供了重要约束。

　　团队在玻尔兹曼输运理论框架下引入具有明显动量依赖的非弹性散射，并考虑费米面上散射尤为强烈的“热点”，重现了实验中磁电阻的主要温度、磁场和掺杂依赖。进一步结合霍尔效应及电流顶角修正分析，区分了自旋涨落和电荷涨落两种候选散射来源：以反铁磁波矢Q = (π, π)连接的热点散射，能够同时解释磁电阻与霍尔系数随温度变化的关键特征，而具有Q = (δ, 0) 波矢的电荷涨落模型无法重现这些行为。该现象表明，主导输运的各向异性散射指向低能反铁磁自旋涨落，也说明电子型铜氧化物的奇异金属行为不能用普朗克耗散图像解释。更关键的是，团队提取出表征温度线性散射强度的有效耦合参数，发现该参数随电子掺杂增加下降约一个数量级，同时T_c由接近25 K降至零。这一结果将特定散射过程的强度与超导转变温度联系起来，结合对反铁磁散射来源的识别，为低能自旋涨落充当电子配对媒介提供了新的证据。由此，在前期标度关系的基础上，这项工作进一步揭示了奇异金属散射与电子掺杂铜氧化物超导之间的微观联系。

　　本研究论文以“Evidence for spin-fluctuation-mediated superconductivity in electron-doped cuprates”， 为题，于2026年10月19日在《Nature Physics》发表。C. M. Duffy与涂思佳为共同第一作者，C. M. Duffy、陈其宏、金魁和N. E. Hussey为共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、北京市自然科学基金、中国科学院国际人才计划等支持。

图. 组合薄膜示意图以及各向异性散射具体形式。（A）电子型铜氧化物La_2-xCe_xCuO₄相图。黑色数据点代表本工作研究的掺杂范围。（B）组合薄膜示意图。在同一衬底上，Ce掺杂量x从0.10到0.19连续变化。（C）组合薄膜电极以及磁场测量示意图。（D）费米面及散射热点示意图。（E）散射率的角度依赖。（F）电子与反铁磁涨落耦合参数随掺杂浓度的变化，上轴标示对应的超导转变温度。