北京
重费米子超导通常发生在近藤杂化与RKKY长程磁有序竞争的量子临界点附近，是研究量子临界涨落驱动非常规超导配对的重要载体。随着晶体结构维度的降低，量子涨落通常会进一步增强，若能在二维范德华材料中实现重费米子超导，将为研究维度调控的量子临界行为和非常规超导机制提供理想平台。然而，二维范德华重费米子体系非常少见，近期发现的范德华层状重费米子金属CeSiI为实现该目标提供可能，其在常压下具有近藤相干态和长程反铁磁序，但超导电性尚未被发现。
最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心程金光研究员团队联合国内外多个团队，在二维范德华重费米子超导体的研究中取得重要突破。研究团队依托综合极端条件实验装置六面砧高压实验站提供的极低温、高静水压、高精度物性测量平台，对CeSiI单晶开展了详细的高压低温电输运测量，构建了完整温度—压力相图，发现其近藤相干温度T*(P)随加压先降低后升高，约在6 GPa达到最低值，呈现出反常的“V”型演化规律，这与传统重费米子体系截然不同；而反铁磁有序温度TN(P)随加压持续降低，约在6 GPa时完全消失；与此同时，低温出现压力诱导的超导穹顶，其最高超导转变温度约240 mK，上临界场超过泡利顺磁极限的4至7倍。通过进一步分析低温正常态的电输运性质，发现超导穹顶邻近区域具有线性电阻率和电子有效质量发散等典型的量子临界特征，表明该体系可能存在量子临界反铁磁涨落驱动的非常规配对机制。该研究首次在二维范德华重费米子体系CeSiI中实现了压力驱动的超导电性，并构建了包含近藤相干态、反铁磁有序、量子临界行为与非常规超导的完整相图。这不仅为研究二维极限下的重费米子超导开辟全新材料平台，而且为未来借助机械剥离、应变调控及构建范德华异质器件等手段探索新型低维关联量子物态奠定了基础。
图 CeSiI的晶体结构及温度-压力相图
相关研究成果以“Superconductivity under pressure in a van der Waals heavy-fermion metal”为题，于2026年7月28日发表在《Nature Physics》。中国科学院物理研究所与华中科技大学的联培博士生时同、中国人民大学博士生李文浩及物理研究所博士后董庆新为论文共同一作，物理研究所程金光研究员、王铂森研究员、杨义峰研究员以及中国人民大学雷和畅教授为论文共同通讯作者。物理研究所马翰明博士、王宁宁博士、孙建平副研究员、杨芃焘副主任工程师、华中科技大学田召明教授以及日本东京大学Yoshiya Uwatoko教授等共同参与了本工作。该研究受到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委、中国科学院PIFI杰出团队、青促会优秀会员、抢占科技制高点超导专项等项目以及国家重大科技基础设施“综合极端条件实验装置(SECUF)”的支持。
编辑：LYang
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