2026年6月25日——通常认为磁场会破坏材料中的超导电性。然而，在极少数情况下，磁场可能导致所谓的“重返超导”（reentrant superconductivity）——即超导电性如预期消失，但当磁场进一步增强时，又意外地重新出现。这种行为有时在块体三维材料中被观察到。但如今，在一项发表于《科学进展》（Science Advances）的研究中，日本理化学研究所新兴物质科学中心（RIKEN CEMS）领导的团队在两种绝缘氧化物材料边界处的一个极薄导电层中观察到了这一现象。由于氧化物界面可以被精确设计和控制，这一发现为研究非常规超导形式以及使超导在异常条件下存续的量子机制提供了一个新平台。

重返超导是一种反直觉的现象。超导电性通常出现在电子形成库珀对时。在传统超导体中，库珀对中的两个电子自旋相反。磁场倾向于使电子自旋对齐，从而可能破坏传统超导所依赖的精细配对。因此，当重返超导真正发生时，这表明存在更复杂的机制，例如更复杂的量子机制。

类似效应曾在少数复杂块体材料中被观察到，通常与非常规超导形式相关。在这项新研究中，研究人员在两种氧化物材料的边界处创建了一个极薄导电层，将其冷却至接近绝对零度的温度，并在施加磁场的同时测量其电阻。这种方法使他们能够直接追踪材料何时进入或离开超导态。在一个明确界定的二维界面系统中观察这种行为，使其处于一个独特的物理范畴。

结果表明，磁场在系统中并非仅仅是一种简单的破坏力量。相反，超导态似乎取决于氧化物界面处电子效应之间的微妙平衡。这使得该材料系统成为一个可控制的实验环境，用于研究在更复杂块体材料中难以触及的超导现象。所观察到的行为还表明，超导态可能受到传统超导描述之外效应的影响，这现在可以在该系统中进行探索。

据第一作者、来自理化学研究所新兴物质科学中心的Denis Maryenko表示：“我们对这项研究感到相当兴奋，因为它展示了超导电性的一种意外行为。我们在两种原本绝缘的氧化物材料边界处的极薄电子系统中发现了这种行为，这为我们提供了一个新途径，去探究为什么超导性能在通常预期会持续衰退的条件下偶尔恢复。这为我们提供了新的实验平台，以研究超导为何能在传统理论预测其消失的条件下存续甚至重现。”

他补充道：“从长远来看，此类研究的见解可能有助于指导寻找新的超导材料，并推动未来低损耗电子或量子器件的发展。”