二維晶态超導體因具有反常金屬态、量子格裡菲斯相和伊辛超導電性等諸多新奇特性，得到國際學術界的廣泛關注。早期理論指出，在二維玻色體系中不存在金屬态。近年來，多個實驗研究組分别在不同的二維超導體系中觀測到了反常金屬态（亦稱為量子金屬态）的可能迹象。然而，由于外界高頻噪聲會對二維超導體系（尤其是微納尺度的超導器件）的極低溫電輸運性質産生顯著影響，使得此前沒有經過有效濾波的實驗結果遭受質疑。因此，極低溫下的量子基态實驗研究是當前凝聚态物理的重要挑戰，微納尺度下二維反常金屬态的存在與否仍需确鑿的實驗證據。

最近，beat365官方网站量子材料科學中心王健教授與林熙研究員、中國石油大學（北京）邢穎副教授、中國人民大學劉易副研究員等合作，對機械剝離的過渡金屬硫化物4Ha-TaSe₂（4Ha相二硒化钽）超導薄片開展了一系列精密的電輸運實驗研究。聯合研究團隊首先通過高頻濾波對照實驗，直接觀測到高頻噪聲誘導的非本征反常金屬态；随後在更低溫、更高磁場下，通過對測量線路進行有效濾波後，進一步得到了本征反常金屬态的可靠實驗證據，并繪制了包含本征和非本征反常金屬态的完備相圖（下圖）。該項工作揭示了在易受環境影響的二維微納超導器件中，盡管存在高頻噪聲誘導的非本征反常金屬态，但在更低溫度下反常金屬态仍然可以作為量子基态存在；同時，證實了二維晶體超導器件中本征反常金屬态的存在以及在量子基态研究中對低溫測量進行有效濾波的必要性。

二維超導TaSe₂器件的非本征（a）和本征（b）反常金屬态實驗證據，以及包含非本征和本征反常金屬态的相圖（c）

聯合研究團隊還探索了4Ha-TaSe₂的伊辛超導電性，即：在二維極限下，2.8 nm厚（約單個原胞層）的TaSe₂薄片破缺了面内中心反演對稱性，表現出超過6倍泡利極限的超高平行臨界場，符合伊辛超導的物理機制。與以往觀測到的伊辛超導現象不同，随着樣品厚度從單個原胞層增加至三維塊材，4Ha-TaSe₂的平行臨界場始終超過泡利極限；這可能和4Ha-TaSe₂中層間距較大，導緻層與層之間耦合較弱有關。

2021年8月30日，相關研究成果以“過渡金屬硫化物伊辛超導體中的非本征和本征反常金屬态”（Extrinsic and intrinsic anomalous metallic states in transition metal dichalcogenide Ising superconductors）為題，在線發表于《納米快報》（Nano Letters）；中國石油大學（北京）邢穎副教授、2017級碩士研究生楊樸，beat365官方网站2017級博士研究生葛軍、闫姣婕為共同第一作者，王健、林熙、劉易為共同通訊作者。

上述研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃、北京市自然科學基金，及中國科學院拓撲量子計算卓越創新中心、北京量子信息科學研究院等支持。

論文原文鍊接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c01426