北京
北京时间2026年8月12日晚，复旦大学物理学系张远波教授团队与合作者以“Superconducting 2D cuprate with a single CuO₂ plane”为题在《自然》（Nature）发表研究成果，成功将铜基高温超导体削薄至仅含一个超导平面——即单个CuO₂面。
这一“极限操作”不仅证实了高温超导的二维本质，更在超导-绝缘体转变的临界点发现了奇异的“反常金属态”和量子临界现象，为研究高温超导机理提供了全新的量子实验平台。超导体材料能广泛应用于电力传输和储能、医学成像、磁悬浮列车、量子计算等领域，具有重要的科学研究和技术应用价值。
复旦大学物理学系张远波教授、阮威教授和中国科学技术大学陈仙辉教授为论文的共同通讯作者。研究合作单位包括复旦大学、中国科学技术大学、英属哥伦比亚大学、浙江大学、中国人民大学、上海交通大学、中国科学院物理研究所、魏茨曼科学研究院、清华大学等。本研究得到了科技部国家重点研发计划、教育部基础学科和交叉学科突破计划、国家自然科学基金委员会原创探索计划、科技部重大项目、上海市科学技术委员会、新基石科学基金会等项目和单位的支持。
团队合影 复旦大学供图
张远波表示，团队首次将铜氧化物的厚度从双层推进至真正的单层结构，实现了对铜氧化物超导属性的极限验证。实测数据强有力地支持了“铜氧化物高温超导是强二维现象”的观点，为这一长期假设提供了关键实验证据。
要制备并测量极薄的原子级二维平面，需要攻克材料脆弱、易受空气与加工工艺影响、氧含量难以稳定精控等数道实验难关。面对市场上缺乏专用设备的困境，张远波课题组走上了一条自主研发仪器的道路。
通讯作者之一、复旦大学物理学系教授阮威介绍，团队一边测量，一边通过控制臭氧浓度和温度来精确调节材料的氧含量。凭借这一“原位调控”技术，团队实现了高达δp≈0.0005的掺杂分辨率，得以观测从莫特绝缘相到整个超导穹顶的完整物理相图。
这一发现不仅揭示了单个CuO₂面中的真实维度效应，更为研究量子临界现象与反常金属态提供了一个高度可调、品质优异的二维实验平台。
团队表示，这项研究首次在单铜氧面极限下同时实现了“干净的体系”和“精细的调控”，相当于提供了一个“可控变量”的实验平台，让研究者能系统追踪超导从无到有、从弱到强的完整转化路径。
高温超导从1986年发现至今已近四十年，机理仍未完全破解，但每一次对“极限条件”的逼近，材料更薄、更纯、更可控，都是一次添砖加瓦，将答案的边界再往深处推进一步。
下一步，团队将继续聚焦高温超导领域重大问题，探索更高性能的高温超导体；攻克材料器件制备工艺和物性测量中的关键难题，持续推进新型二维量子材料等方向的研究。
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