二硒化鈮薄膜中發現隱形超導態

科技日報北京3月31日電 （記者張佳欣）以色列希伯來大學研究人員在二硒化鈮薄膜中發現了一種意想不到的超導轉變。當這些薄膜的厚度薄於6個原子層時，超導性不在整個材料中均勻分佈，而是侷限於材料表面。這一發現顛覆了先前的假設，對於理解超導性以及開發先進的量子技術具有重要意義。相關成果發表於新一期《自然·通訊》雜誌。

研究人員對由二硒化鈮製成的薄膜進行了深入研究，這是一種特殊的層狀超導材料，可被精確組裝成厚度只有幾個原子層的結構。通過使用高分辨率磁成像技術，研究人員能夠看到先前方法無法檢測到的細節，測量了這些材料在厚度減小時對磁場的響應。

通常認為，超導材料越厚，其排斥磁場的能力就越強，這一性質可用Pearl長度來表徵。Pearl長度較小，意味着磁場更容易被排斥，符合超導體的常規行為。新研究證實，對於厚度超過10個原子層的樣品，這一規則成立。然而，當薄膜厚度降至3—6層（2—4納米）時，研究人員觀察到了意想不到的現象：Pearl長度急劇增加，並且不再依賴厚度，表明磁場響應特性發生了變化。這一異常行為打破了原有的理論框架。

研究發現，當厚度低於6個原子層時，超導電流主要集中在頂部和底部表面，而不再均勻分佈於整個材料內部。

這一結果拓展了對極薄膜超導性的理解，挑戰了現有理論，同時也展現了高精度測量技術在揭示新物理現象方面的潛力，為量子技術的創新應用提供了全新思路。