以色列耶路撒冷希伯来大学的研究团队在二硒化铌超薄薄膜的研究中取得了突破性进展，揭示了超导行为在纳米尺度下的新特征。研究发现，当材料厚度降至3-6原子层时，其超导性质发生显著变化，电流主要集中在材料的上下表面。这一发现挑战了传统超导理论，并为量子计算等前沿研究领域提供了新的材料设计思路。研究团队通过扫描SQUID磁显微技术进行实验，并观察到磁涡旋尺寸的异常变化，以及两种超导态的共存。这一成果为理解强关联电子体系中的维度效应提供了新视角。

🔬研究的核心在于对二硒化铌（NbSe2）超薄薄膜的超导性质进行实验观测。研究团队通过改变材料厚度，深入探究超导现象在纳米尺度下的表现。

💡研究发现，当材料厚度降至3-6原子层（约2-4纳米）时，其超导性质发生显著变化，电流主要集中在材料的上下表面，而非整个材料内部。这一现象挑战了传统超导理论的认知。

🔍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，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。

✨研究结果揭示了两种超导态共存的现象：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。这一现象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。

💡研究团队认为，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。

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。