記者13日從復旦大學獲悉，該校物理學系張遠波團隊聯合國內外多家科研單位，首次成功制備僅含單個CuO2超導平面的極限二維銅基高溫超導體Bi-2201，為解開凝聚態物理領域公認的“皇冠之謎”——高溫超導機理搭建起高度可調的量子實驗平台。相關研究12日晚刊發於《自然》雜志。

超導體擁有零電阻特性，在高效輸電、醫療核磁、磁懸浮、量子計算等領域應用前景廣闊。1986年銅基高溫超導被發現后，學界推斷超導特性源於二維銅氧原子層，但二維體系難以穩定維持超導有序﹔同時薄層材料易被空氣、水汽破壞，氧濃度難以精准調控，相關驗証實驗長期難以推進。

為突破技術瓶頸，張遠波課題組自主研發低溫惰性氣氛實驗設備，在隔絕外界干擾環境下完成樣品剝離與器件加工，還創新發展出高精度原位摻雜調控手段，氧含量調控分辨率可達δp≒0.0005，復現從莫特絕緣相到超導穹頂的完整相圖演化過程。

實驗結果証明，單銅氧層樣品保留了塊體材料全部核心物理特征，僅超導轉變溫度小幅下降約10%，以確鑿實驗証據印証了高溫超導的二維本質。團隊將實驗溫度降至100毫開爾文，探測量子臨界區間，觀測到量子格裡菲斯奇異性，並在零溫極限發現反常金屬態，該現象與玻色金屬圖像吻合，填補了單銅氧面量子相變研究的觀測空白。

“我們將銅氧化物厚度從雙層推進至單層極限，造出了干淨、可控的實驗載體。”張遠波介紹，借助這套體系，科研人員能夠系統觀測超導誕生、演化的完整過程，為厘清高溫超導底層物理機制提供全新抓手。（殷夢昊 記者王春）