当一块材料薄到唯有一个原子层时，神奇的事情发生了。

这是中国科学家在 2026 年公布的一项对于高温超导的困难酌量。听起来也许很专科，但背后的故事其实很活泼 —— 就像发现了一双底本应该一模相同的 “双胞胎”，却突 然弘扬出了通盘不同的“特性”。而恰是这种各别，揭开了高温超导机制中的一个新奥密。

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从 9K 到 40K ：一个让东谈主困惑的飞跃

故事要从一种叫作念铁硒（FeSe）的材料提及。它属于铁基高温超导体家眷，也便是在相对“没那么冷”的温度下就能竣事零电阻的材料。

普通的铁硒块材，其超导转念温度唯有约9 开尔文（9K ），也便是大要零下 264 摄氏度。这意味着它需要比液氮温度（零下 196 摄氏度）还要低得多，智力投入超导气象。

但在2012 年，清华大学薛其坤院士团队发现了一个震悚学界的风光：当把铁硒作念得极薄 —— 唯有一个晶胞厚度（约0.55 纳米，大要是头发直径的十万分之一） —— 并把它滋长在钛酸锶（SrTiO₃）衬底上时，它的超导温度果然提升到了40K 以上。

天然这个温度依然很低，但也曾比原来的 9K 提升了数倍，也让东谈主们对其畴昔诓骗产生了新的联想空间。

问题随之而来：

为什么变薄之后，超导反而变强了？

十多年来，这一直是铁基超导酌量中的一个困难谜题。

02

被刻毒的“子晶格”

要息争这项新酌量，需要先望望铁硒的微不雅结构。

在铁硒晶体中，铁原子并不是舒缓陈设的。它们酿成一种特等结构：在每个最小相通单位中，存在两个铁原子，分别属于两个不同的子晶格（sublattice）。

不错把它们联想成两块相互交汇在一齐的棋盘格。

按照传统息争，由于晶体合座具有对称性，这两个子晶格的物感性质应该通盘疏通 —— 就像一双确切无法差异的双胞胎。

但表面酌量曾建议一种可能：当铁硒变成单层薄膜并与衬底酿成界面时，这种对称性可能被冲破。

换句话说，这对“双胞胎”也许并不通盘相同。

然则，在曩昔十多年里，一直莫得平直的实考据据约略诠释这少量。

03

显微镜下的惊东谈主发现

这一次，来自清华大学的现实团队与中国科学院物理酌量所的表面团队迷惑，使用了一种约略分辨单个原子的遍及器具 ——原子分辨率扫描贞洁显微镜（STM）。

他们完成了一项前所未有的测量：

在团结个晶胞内，分别测量两个铁子晶格上的超导能隙。

成果令东谈主讶异。

这两个子晶格的超导谱确乎不同。

在其中一个子晶格上，超导联系峰在空穴一侧更强；而在另一个子晶格上，联系峰在电子一侧更强。

这种风光不错用海外象棋棋盘来形象息争（图1）：詈骂棋格代表两个不同的子晶格，亚博体彩下载而每个格子上的红蓝“山脊”则代表露实测量到的超导联系峰，其强度在两个子晶格之间赶巧相背。

酌量团队为这种风光取名：

“子晶格二分性”（sublattice dichotomy）

无为地说，这对住在团结个晶胞里的“双胞胎”，果然展现出了通盘不同的电子特质。

图1 ： 海外象棋棋盘的詈骂格分别代表单层 FeSe 中的两套铁子晶格，格子上的红蓝峰代表露实测量到的超导联系峰。

04

新配方的奥密：两种机制同期责任

为什么会出现这种奇特风光？

表面分析给出了谜底。

在单层铁硒中，两种不同的超导配对机制正在同期领略作用：

第一种是传统的带内配对（intraband pairing），这是多量超导体中常见的配对机制。

第二种则是带间配对（interband pairing），它源于界面引入的反演对称性破缺。

原理原理的是，这种带间配对的念念想其实不错追想到几十年前。

闻明物理学家杨振宁曾建议一种特等的配对机制 ——η 配对。

2013 年，中国科学院物理酌量所的胡江平酌量员在表面上建议，在单层 FeSe 这么的体系中，可能存在一种奇宇称的 η 配对，并在超导中领略困难作用。

如今，这项新的现实成果初次为这一表面提供了平直凭据。

由于两种配对机制在两个子晶格上的孝敬不同，就产生了现实上不雅察到的子晶格二分性。

05

这意味着什么？

这项酌量最困难的启示是：

单层 FeSe 中权臣增强的超导温度，很可能与新出现的带间配对通谈关联。

换句话说，超导增强不仅来自传统的电子相互作用，还与界面引入的对称性破缺密切干系。

这个新的配对通谈，就像给超导机制加多了一台“助推器”。

更困难的是，这项责任揭示了一条新的酌量念念路：

在探索更高温超导材料时，除了关怀电子之间的相互作用，还需要关怀：

子晶格解放度

界面效应

对称性破缺

这些曩昔容易被刻毒的成分，可能恰是盛开高温超导大门的困难钥匙。

这项酌量已发表于《Physical Review Letters》（Phys. Rev. Lett.136， 066502 (2026)），并受到海外同业的宽泛关怀。

它告诉咱们，在原子设施上，即使是一个晶胞里面极其渺小的结构各别，也可能决定宏不雅量子风光的性质。

也许在畴昔，通过精准操控原子结构，东谈主类简直不错蓄意出全新的量子材料。

而量子的高明，通常就避讳在这些看似微不及谈的原子“细节”之中。

作家：王立莉 清华大学物理系酌量员；胡江平 中国科学院物理酌量所副长处、酌量员，凝合态表面界限群众，新基石酌量员。

剪辑：丁香叶子

著作转载自“中科院物理所”微信公众号

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