困扰全球量子材料领域多年的难题被我国科研团队攻克！全世界过去只能研究大块的重费米子超导材料，如今我们全球首次在二维薄片体系里，观测到重费米子超导现象，直接开辟出一条全新的量子研究赛道。

咱们打个通俗比方，普通材料里面的电子就像轻巧的小汽车，运动十分灵活；而重费米子材料当中的电子，受到原子磁矩互相纠缠的影响，会变得如同笨重的大卡车，这种特殊的电子行为，就叫做重费米子效应。

过去几十年，全球科学家找到的重费米子超导体，全部都是三维大块晶体，好比一整块实心砖头，只能整体做研究，很难拆成薄片来做器件实验。而范德华二维材料就像一叠扑克牌，层与层之间的作用力很弱，可以剥离成仅仅几个原子厚度的薄片，方便施加电场、压力等手段去调控它的性质，是研发量子器件的热门载体。

这两大研究方向一直都是量子物理的热点，但是全球一直没能把二者结合起来，找不到同时具备重费米子效应，又可以剥离成二维薄片的超导材料，这是该领域长期悬而未决的难题。

本次成果由中科院物理所程金光、王铂森、杨义峰研究员，联合中国人民大学雷和畅教授团队完成，相关论文2026年7月28日发表于《Nature‑Physics》，中科院科研进展专栏在2026‑08‑31对外发布科普解读。

团队选用CeSiI层状晶体，借助综合极端条件实验装置，施加大约6万倍大气压的高压，在240 mK，也就是零下272.9摄氏度、无限接近绝对零度的极低温环境下，全球首次观测到二维范德华结构的重费米子超导现象。团队完整绘制出材料随压力、温度变化的物理相图，当压力压制住材料内部反铁磁磁有序之后，超导现象就会出现，同时观测到量子临界特征，证明这里属于非常规超导，并非传统的声子配对超导，它的上临界磁场甚至超过传统理论极限的4‑7倍。

这里要客观说明，当前这个超导转变温度依旧极低，距离高温超导还有非常大的差距，它的价值不在于立刻实现实用超导，而是打通了全新的研究方向。

从国际对比来看，这是全球首创的突破性成果，攻克了该领域长期存在的研究难题。在此之前，国外科研人员虽然合成出CeSiI这种二维重费米子材料，但只观测到磁性，没有发现超导；全世界所有已经发现的重费米子超导体，全部都是三维块体，无法剥离成二维薄片开展器件实验。

我国团队的工作，是世界上第一次在二维层状范德华体系中实现重费米子超导。二维材料可以像撕扑克牌一样剥离出超薄样品，还能和其他二维材料拼接组合，方便使用压力、电场等方式调控性质，而三维大块重费米子材料很难实现这类操作。就好比以前只能研究整块大石头，现在终于可以拆成薄薄石片，方便我们去摆弄、观测、挖掘里面的量子奥秘。

该成果发表在物理学顶刊《Nature‑Physics》，国际量子材料领域普遍认为，这一实验填补了领域空白，搭建起全新的研究平台。海外多家量子物理科研机构评价，这套体系打开了二维强关联量子物理的全新实验窗口，为探究非常规超导的底层机理提供了独一无二的实验样本。

这属于基础科学前沿研究，它的核心科学作用有两点：第一，助力破解非常规超导的底层原理。人类至今还没有完全搞懂非常规超导的产生机制，重费米子超导是解开谜题的关键样本，过去只能研究三维大块样品，现在有了二维版本，科学家可以使用更多手段观测调试，为未来寻找更高温度超导体提供新思路。第二，储备量子器件研发的新材料平台。二维范德华材料本身就是微型量子器件的热门载体，叠加重费米子强关联量子效应之后，未来有机会用来开发新型量子传感器、量子计算原型器件，为下一代量子科技筑牢材料基础。

这属于基础科学原创发现，这套材料制备与高压调控的实验方法属于原创科研成果，全球其他科研团队都可以基于该成果继续跟进研究。