Nature Physics：微量掺杂，首次在二维无机晶体中实现磁场诱导超导！

磁场诱导的超导性在自然界中是一种罕见且反直觉的现象，因为传统超导是电子两两配对成“库珀对”形成的。这种配对最常见的是自旋单态（两个电子自旋相反），相当于一对配合默契的舞伴。然而，外加磁场会破坏这种“默契”，强行拆散库珀对从而破坏超导态。然而，在某些情况下，有限磁场和离子之间的相互作用可以产生超导性。

近日，加州理工学院Joseph Falson等人报道了对超薄二维晶体LaSb₂掺杂极微量的顺磁杂质，并得到了非常规的实验结果。该研究的关键设计在于：利用LaSb₂晶体的天然二维特性，以及Ce杂质的可调控磁性。在块体（三维）中，LaSb₂本身是常规超导体。但当被剥离成超薄二维（2D）晶体后，研究人员将少量Ce原子掺入其中作为“磁性开关”。实验发现，外加一个平行于晶体平面的磁场（面内磁场）后，体系的超导转变温度（Tc）不降反升，在低温下于特定的磁场区域形成了一个“超导穹顶”。

本文要点

1) 结构维数的降低使其能够使用平面内磁场来动态抑制Ce位点上的自旋波动，这导致临界温度随着磁场的增加反而显著升高。

2) 通过在实验参数空间中模拟自旋散射动力学，作者深入研究了低温磁场中顺磁性杂质的复杂性，以及它们的操纵如何导致在竞争的磁对断裂机制之间进行调谐能力。该研究首次在二维无机晶体中实现磁场诱导超导，其超导穹顶的温度与磁场尺度也达到了新水平（在2K温度下，面内临界磁场超过了6T）。

结论与展望

该研究不仅发现了一个新奇物理现象，更提供了一种调控超导的全新“工具箱”：通过在二维材料中掺杂磁性原子，并用磁场来精确控制它们的行为。这项成果对理论层面理解非常规超导机理和探究“自旋三重态”超导等新奇物态具有重要价值。更重要的是，它为设计人工量子材料（如通过电场辅助调控杂质自旋）带来了全新思路。

参考文献：

Adrian Llanos et.al Field-induced superconductivity in a magnetically doped two-dimensional crystal Nature Physics 2026

DOI: 10.1038/s41567-026-03272-w

https://doi.org/10.1038/s41567-026-03272-w