超导材料虽能无电阻导电，但通常需极低温条件。若能在室温实现超导，将极大推动先进节能电子产品及其他技术发展。如今，一个国际研究团队在超导研究领域取得新进展，首次在铜和氧组成的多层体系中观测到“节点金属”特殊电子态，这有助于深入了解不同温度下的电子行为。

该团队成员来自日本、中国台湾和美国，研究成果发表于《自然通讯》杂志。共同通讯作者、广岛大学同步辐射科学研究所副教授井手田真一郎称：“当载流子掺杂到二维氧化铜平面中时，超导现象就会发生。”掺杂是引入缺陷，通过操纵缺陷在特定参数范围内实现所需行为。

氧化铜超导体有多层结构，转变温度取决于氧化铜层数。经验显示，三层系统转变温度最高，但原因及电子行为方式一直成谜。为确定不同掺杂水平对不同转变温度下电子行为的影响，研究人员采用高分辨率角分辨光电子能谱结合同步辐射的分析方法。利用强光子束激发样品材料中的电子，测量受激电子运动方式，揭示电子能带结构，还能直接测量能隙。

研究人员发现，超导电子存在于温度远高于转变温度的内层氧化铜平面中，且空穴浓度低，这种低掺杂高超导区域即“节点金属”，可揭示更高转变温度如何诱导超导电子。此外，该系统超导能隙明显大于传统超导体。井手田真一郎表示，超导性由两个外部和一个内部氧化铜平面间的“邻近效应”稳定，这解释了三层铜氧化物超导体超导转变温度最高的原因。这是理解高温铜氧化物超导机制的重大进展，高温下超导电子的形成有望为高超导转变温度材料的设计和应用研究提供重要指导。

更多信息： Shin-ichiro Ideta 等人，《三层铜酸盐中极度欠掺杂 CuO₂ 平面上的邻近诱导节点金属》，《 自然通讯》 (2025)。期刊信息： 《自然通讯》