2026年2月25日——世界从未真正静止。即便在接近超低温的真空环境中，所有经典运动都应停止时，量子涨落依然存在。在二维超薄材料中，这些随机振动会改变电磁场特性，理论物理学家认为这一现象可能成为调控材料的利器。

“这是我们追寻数十年的圣杯，”哥伦比亚大学希金斯物理学教授迪米特里·巴索夫表示，“我们相信已经找到了它。”

在今日发表于《自然》期刊的新论文中，巴索夫与来自17个机构的32名合作者共同证实：仅凭二维原子薄层材料内部真空的量子涨落，就能改变邻近大块晶体的性质——这一理论预言首次通过实验得到验证。

由博士后伊泰·克伦、塔蒂亚娜·韦伯和张帅（音译，下同）领导的团队，将纳米级六方氮化硼（hBN）薄片放置在超导材料κ-(BEDT-TTF)₂Cu[N(CN)₂]Br（简称κ-ET）表面。在没有激光或其他外力驱动的情况下，超导状态竟被抑制。

这虽非追求无损电流的研究者期待的结果，却是重要的原理验证。“任何能调控超导性的新手段都意义重大，”克伦指出。hBN层间的量子涨落具有特定共振频率，恰与κ-ET匹配。“这是我们的直觉：振动匹配就意味着相互作用，”克伦解释道。两者相互作用改变了κ-ET晶体的电磁环境，阻碍电子运动使其无法形成集体超导态。当改用共振频率不匹配的超导体时，则无此现象。

这一构想数年前萌芽于中央公园。马克斯·普朗克物质结构与动力学研究所理论物理学家安赫尔·鲁比奥访问纽约时，向当时持怀疑态度的巴索夫阐述了量子涨落的潜力。“我曾认为他的提议是天方夜谭，但实在太吸引人，让人忍不住尝试，”巴索夫回忆道。难题在于实现方法，而hBN材料正在他的纳米光学实验室静候使命。

虽然hBN通常作为惰性绝缘间隔层应用于工业领域，但自2014年起，巴索夫团队发现其特殊光学性质。随着与鲁比奥的持续探讨，hBN逐渐成为构建量子腔的理想候选。量子腔能约束光波等电磁波，在无波状态下实质是真空——但并非绝对虚无，仍存在量子涨落。传统腔体使用反射镜构建，而量子涨落会随腔体缩小增强，hBN纳米薄片正是最小尺度的天然腔体。

现任复旦大学副教授的张帅等人通过扫描近场光学显微镜（SNOM）证实：hBN层内振动的准粒子确实能与κ-ET等晶体相互作用。但SNOM依赖光子探测，光子本身会干扰材料。为纯粹验证量子涨落效应，巴索夫需要“在黑暗中工作”——字面意义的黑暗。

合作者阿巴伊·帕苏帕西的低温磁力显微镜（MFM）成为关键工具。该设备通过迈斯纳效应（超导体与磁体间的斥力），能在极低温下透过覆盖层探测超导态。克伦与韦伯完成的MFM实验结果令鲁比奥惊叹：“真空涨落极其微弱，但观测到的效应却如此显著。”κ-ET的超导性被抑制范围达0.5微米——是所用hBN薄片宽度的10倍。

鲁比奥解释道，传统材料调控需机械力、加热或激光脉冲等瞬时扰动，而真空涨落的作用可能更持久。理论团队仍在完善解释框架：“即便现有理论尚未完全阐明结果，我们已获得真空介导相互作用的实验证据。长远来看，这将是重要里程碑。”

hBN的双曲特性是关键所在。这种材料能放大内部振动，如同体育场中从单人发起的“人浪”。“双曲材料能产生非凡效应，”现任巴纳德学院助理教授的韦伯表示，“我们验证了调控材料电子性质的新途径，未来可整合至材料设计中。”通过调节hBN厚度等参数，能定制其振动特性。“若能控制这些参数，就能随心调控超导体。且不仅限于超导体，”克伦补充道。不同磁体或铁电材料具有特定振动模式，匹配的量子腔或成调控密钥。“我们期待更多新组合的探索。”