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联合多家科研机构合作，在国际顶级学术期刊《自然》（Nature）发表题为“Superconducting 2D cuprate with a single CuO₂ plane”的研究成果。该研究首次将铜基高温超导体压缩至仅保留一个超导平面，即单个CuO₂面，为高温超导研究带来重要突破。

这项近乎“极限”的实验操作，不仅进一步证实了高温超导材料的二维本质，更重要的是，研究团队还在超导—绝缘体转变的临界区域附近，成功捕捉到关键的“反常金属态”以及量子临界现象。这意味着，围绕高温超导机理与二维量子材料的研究，如今新增了一个全新的量子实验平台。从应用价值来看，超导材料在电力传输、储能系统、医学成像、磁悬浮列车、量子计算等多个前沿领域都具有重要作用，因此无论在基础科学还是产业技术层面，这一进展都具有显著意义。

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共同通讯作者。参与本次研究合作的单位包括复旦大学、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。本研究获得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机构支持。

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由双层进一步推进到真正的单层结构，完成了对铜氧化物超导特性的极限验证。实验测量结果有力支持了“铜氧化物高温超导属于强二维现象”的学术观点，也为这一长期以来的重要假设提供了关键实验依据。

要制备并测量如此极薄的原子级二维平面，必须跨越多项实验技术难题，包括材料本身脆弱、容易受到空气环境和加工工艺影响，以及氧含量难以保持稳定并实现精确控制等。面对市场上缺少专用科研设备的现实困境，张远波课题组选择走自主研发仪器设备的技术路线。

通讯作者之一、复旦大学物理学系教授阮威介绍，团队在测量过程中，通过同步控制臭氧浓度与温度，对材料中的氧含量进行高精度调节。依托这一“原位调控”技术，研究人员实现了高达δp≈0.0005的掺杂分辨率，从而得以清晰观测从莫特绝缘相到整个超导穹顶的完整物理相图。

这一研究发现不仅揭示了单个CuO₂面中的真实维度效应，也为量子临界现象、反常金属态以及高温超导机制研究提供了一个高度可调、样品品质优异的二维实验平台。

团队表示，这项成果首次在单铜氧面极限条件下，同时实现了“干净的体系”与“精细的调控”，相当于构建出一个具备“可控变量”的实验平台，使研究者能够系统追踪超导现象从无到有、从弱到强的完整演化路径。

自1986年高温超导被发现以来，相关研究已走过近四十年，但其核心机理至今仍未被完全揭开。每一次向“极限条件”逼近——让材料更薄、更纯、更可控——都在不断为破解高温超导机理积累关键证据，并将科学答案的边界持续向更深层次推进。

下一步，团队将继续围绕高温超导领域的重大科学问题展开深入探索，寻求性能更优异的高温超导体；同时攻克材料器件制备工艺和物性测量中的关键技术难题，持续推动新型二维量子材料等前沿方向的研究进展。