来源：青塔
8月12日，复旦大学物理学系张远波教授团队与合作者以“Superconducting 2D cuprate with a single CuO₂ plane”为题在《自然》（Nature）发表。研究成果成功将铜基高温超导体削薄至仅含一个超导平面——即单个CuO₂面，这一“极限操作”不仅证实了高温超导的二维本质，更在超导-绝缘体转变的临界点，发现了奇异的“反常金属态”和量子临界现象，为研究高温超导机理提供了全新的量子实验平台。
2019年，张远波团队与合作者曾制备出单层Bi2Sr2CaCu2O8+δ，并首次提供直接的实验证据，证明二维极限下的单层铜基超导体具有和块体铜基超导体相同的超导特性，揭示了高温超导的二维本质，研究成果发表于Nature。此次，团队更进一步，在前期研究基础上，成功制备出只含单个CuO₂面的极限二维铜氧化物超导体——单层Bi2Sr2CuO6+δ（Bi‑2201）。
“我们首次将铜氧化物的厚度从双层推进至真正的单层结构，实现了对铜氧化物超导属性的极限验证。实测数据强有力地支持了‘铜氧化物高温超导是强二维现象’的观点，为这一长期假设提供了关键实验证据。”张远波表示。
团队表示，这项研究首次在单铜氧面极限下同时实现了“干净的体系”和“精细的调控”，相当于提供了一个“可控变量”的实验平台，让研究者能系统追踪超导从无到有、从弱到强的完整转化路径。
高温超导从1986年发现至今已近四十年，机理仍未完全破解，但每一次对“极限条件”的逼近，材料更薄、更纯、更可控，都是一次添砖加瓦，将答案的边界再往深处推进一步。
下一步，团队将继续聚焦高温超导领域重大问题，探索更高性能的高温超导体；攻克材料器件制备工艺和物性测量中的关键难题，持续推进新型二维量子材料等方向的研究。
团队合影
复旦大学物理学系张远波教授、阮威教授和中国科学技术大学陈仙辉教授为论文的共同通讯作者。研究合作单位包括复旦大学、中国科学技术大学、英属哥伦比亚大学、浙江大学、中国人民大学、上海交通大学、中国科学院物理研究所、魏茨曼科学研究院、清华大学等。本研究得到了科技部国家重点研发计划、教育部基础学科和交叉学科突破计划、国家自然科学基金委员会原创探索计划、科技部重大项目、上海市科学技术委员会、新基石科学基金会等项目和单位的支持。
热门跟贴