一組物理學家發現了超導體在減少到僅僅幾個原子層時行為的奇怪變化。他們利用強大的磁成像技術發現，超薄材料中的超導性並不遵循通常的規則——它以表面為基礎，而不是分佈在整個材料中。這一令人驚訝的發現可能會重塑科學家對超導性的理解，並激發量子計算和納米級設備領域的新技術。

實驗裝置的示意圖顯示，掃描磁顯微鏡位於兩個不同的樣品上方。一個樣品僅表現出表面超導性，而另一個樣品則表現出常規超導性。圖片來源：Ori Lerman超導性的驚人轉變

耶路撒冷希伯來大學的研究人員對超導性在極薄材料中的表現有了驚人的發現。超導體是一種允許電流無阻力流動的材料，這使得它們在技術上具有極高的價值。通常，當材料變薄時，超導體的性質會發生可預測的變化；然而，這項研究發現了一些意想不到的東西。

該團隊由博士生 Nofar Fridman 領導，在希伯來大學 Racah 物理研究所和納米中心的 Yonathan Anahory 教授的指導下，仔細研究了由鈮二硒化物 (NbSe 2 ) 製成的薄膜，這是一種特殊的層狀超導材料，可以組裝成厚度精確控制在幾層極限的結構。通過使用先進的磁成像技術，研究人員測量了這些材料在厚度減小時對磁場的反應。

通常，科學家認為超導材料越厚，其排斥磁場的能力就越強。在這裡，這個長度由一種稱為“珍珠長度”的物理特性來衡量。這項研究證實了厚度超過十個原子層的樣品的這一規則。然而，當薄膜變得非常薄時——只有三到六層（2-4 納米）——研究人員觀察到了意想不到的事情：珍珠長度急劇增加，並且與厚度無關，打破了預期的模式。

“我們的研究結果揭示了一些完全出乎意料的東西，它們可能普遍存在於超導材料中，”領導這項研究的博士生 Nofar Fridman 解釋道。“在非常薄的樣品中，超導性的表現與我們已知的不同。似乎在一定厚度以下，超導體的電流主要集中在其頂部和底部表面，而不是整個體積。這一發現為超薄材料中的超導性提出了令人興奮的新問題。”

該團隊的主管 Yonathan Anahory 教授強調了他們的方法的重要性，他說：“我們的高解析度磁成像使我們能夠看到以前的方法無法檢測到的細節。通過發現這種獨特的表面超導性，我們擴展了對超導材料在極小尺度上的行為方式的理解。這可能對未來的研究和技術產生重大影響。”

這一發現為超薄薄膜的超導性提供了新的見解，並挑戰了之前的理論。它還強調了專門的測量技術如何能夠發現令人驚訝的新物理現象，從而可能為量子技術的創新應用開闢道路。

編譯自/ScitechDaily