2026年10月21日，中国科学技术大学陈仙辉院士、何俊峰教授研究团队联合国内外合作者，在天然超导异质结4Hb-TaS2电子结构研究中取得重要进展，成果发表于国际知名期刊《美国国家科学院院刊》。据科学网报道，研究团队利用具有空间分辨能力的角分辨光电子能谱技术，首次在能量-动量空间直接观测到理论预言的平带，并揭示了超越传统理论范式的新物理图像。
这一成果是中国基础研究向世界科技前沿发起冲击的又一有力证明，展现了新时代中国科技工作者勇攀高峰、自主创新的坚定步伐，也为人类探索量子物态、掌握未来超导材料设计主动权贡献了中国智慧。
凝聚态物理前沿：天然异质结中的罕见物性
凝聚态物理的一个前沿方向，是将具有不同物性的原子级薄层材料堆叠起来，从而创造出自然界中不存在的新奇物性。过渡金属硫化物4Hb-TaS2正是这样一种天然异质结。近年来，研究人员在该体系中陆续发现了手性超导、向列相超导、拓扑表面超导以及反常磁记忆效应等一系列罕见现象，使其成为国际学术界竞相研究的焦点。
流行的理论观点认为，这些新奇物性源于材料中的1T-TaS2层在低温下形成电荷密度波，并在费米能附近诱导出一条平带，使电子动能被强烈抑制，进而让整个材料体系表现出电子关联。然而，这一关键理论预期此前一直缺乏能量-动量空间中的直接实验证据。中国科大团队的工作，正是填补了这一空白。
实验揭示：表面与内部电子结构差异巨大
研究团队利用小光斑高分辨率角分辨光电子能谱，对4Hb-TaS2单晶解理后出现的1H和1T两种不同解理面分别进行了精细测量，成功区分了表面1T-TaS2层与材料内部1T-TaS2层的电子结构。实验在能量-动量空间直接观测到理论预言的平带，其能量位置与前期理论计算、扫描隧道谱结果高度吻合。
然而，出乎意料的是，这条费米能附近的平带只存在于平移对称性破缺的表面1T-TaS2层中；材料内部的1T-TaS2层由于具有更高的空穴掺杂水平，其平带远高于费米能，无法为体系提供电子关联。这一结果表明，当前流行的理论图像只能解释该体系的表面物性，不能解释体材料表现出的宏观物理性质，直接挑战了长期以来理解该材料体系的理论范式。
超越标准图像的新物理发现
在此基础上，研究团队对表面1T-TaS2层开展了系统的变温与原位碱金属表面掺杂研究，揭示出更多超越标准图像的新现象。一方面，平带与电荷密度波能隙在转变温度以上依然存在，表明体系中可能存在表面短程序导致的赝能隙行为；另一方面，随着连续的钾表面掺杂，新诱导出的平带与原空穴型能带往相反的能量方向移动，揭示了巡游电子的重要作用，超出了此前在1T-TaS2中建立的传统双组分局域物理图像。
这些实验结果为理解4Hb-TaS2中多种电子序的反常共存，以及表面与体材料物性的显著差异提供了全新视角。值得注意的是，超导研究正是当前国际科技竞争的战略高地。日本东北大学等机构近日也在超导机理研究中取得进展，报道了增强超导的电子“隐藏的环”状态，为新型超导材料设计提供了新的思路（据东北大学、日本高能加速器研究机构发布的信息）。在激烈的国际竞争中，中国科大团队的原创性成果表明，中国科学家完全有能力在最前沿领域引领方向、定义问题。
自主创新，迈向科技强国
中国科大为论文的第一单位，博士生孙秀鹏、魏志远为共同第一作者，陈仙辉、何俊峰教授为共同通讯作者。该研究得到教育部、中国科学院、中国科大以及中央高校基本科研业务费专项资金等资助，充分体现了国家战略科技力量对基础研究的坚定投入与有力支撑。
基础研究是科技创新的源头活水。从量子信息到凝聚态物理，中国科技工作者正以坚实的基础、开阔的视野和顽强的攻关精神，不断把论文写在祖国大地上，把成果镌刻在世界科学殿堂之中。超导机理的世界级难题，正在迎来来自东方的解答。中国科技自立自强的步伐，不可阻挡，未来可期。
常见问题
什么是天然超导异质结4Hb-TaS2？
4Hb-TaS2是一种过渡金属硫化物，其原子结构天然地将不同物性的原子级薄层堆叠在一起，近年来在其中发现了手性超导、向列相超导、拓扑表面超导等罕见现象。
此次研究的核心发现是什么？
研究团队首次在能量-动量空间直接观测到理论预言的平带，发现其只存在于材料表面层而非内部，证明流行理论图像无法解释体材料的宏观性质。
成果发表在哪里？
论文以《Anomalous narrow-band correlation in a natural superconducting heterostructure》为题，于2026年10月21日发表于《美国国家科学院院刊》。