IT之家 4 月 19 日消息，据新华社今日报道，以色列耶路撒冷希伯来大学研究团队通过对二硒化铌（NbSe2）超薄薄膜的实验观测，揭示了超导行为在纳米尺度的新特征，这可能有助于量子计算等前沿研究领域的发展。
据耶路撒冷希伯来大学发布的公报介绍，二硒化铌这种材料在一定条件下可以出现超导现象，此次研究分析了不同厚度的二硒化铌薄膜的超导性质。
该研究首次发现当材料厚度降至 3-6 原子层（约 2-4 纳米）时，其超导性质会发生此前未知的变化，电流变得主要集中在材料的上表面和下表面，而非整个材料内部。这一现象挑战了传统超导理论认知。
IT之家查询发现，该团队由博士生 Nofar Fridman 领导，获得希伯来大学 Racah 物理研究所和纳米中心的 Yonathan Anahory 教授的指导，其相关研究成果已于当地时间 3 月 31 日在《自然-通讯》（Nature Communications）上发表（DOI:10.1038 / s41467-025-57817-3）。
研究团队使用扫描 SQUID 磁显微技术，对厚度从 53 层到 3 层的二硒化铌样品进行磁成像测量。结果显示：
厚度超过 10 原子层的样品中，磁涡旋尺寸随厚度减少而增大，符合现有理论预测
当厚度减至 6 层以下时，磁涡旋尺寸突破理论预期，Pearl 长度（磁场穿透距离）稳定在 0.1 毫米，与厚度变化无关
关键科学发现
在超薄样品（3-6 层）中观测到两种超导态共存：整体超导态和表面超导态
表面超导态的电流分布主导材料上下表面层，导致磁场穿透距离不再随厚度变化
该现象仅在整体超导态消失的超薄条件下出现，表明表面电子结构与材料存在本质差异
研究人员通过对比实验证实，厚度为 53 层时 Pearl 长度约 20 微米，而 3 层样品中骤增至 0.1 毫米，增幅达 5000 倍。这一突变表明超导机制在纳米尺度下会发生根本性的改变。
研究团队表示，这一发现可能为量子计算提供新的材料设计思路。表面主导的超导态或可提升超导量子比特的稳定性，其特殊电流分布特性在量子传感器领域也具应用潜力。
诺法・弗里德曼（Nofar Fridman）解释说：“我们的研究结果揭示了一些完全出乎意料的东西，它们可能在超导材料中普遍存在。”
目前团队正计划在非晶超薄薄膜中验证该现象的普适性。日内瓦大学凝聚态物理学家 Christophe Berthod 评价称，该成果为理解强关联电子体系中的维度效应提供了新视角。
0 条