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 cupra te w ith a sin gle 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p≈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。
