近日，河南大学材料学院贾瑜教授团队在高温表面超导体设计方面取得重要进展，相关成果以《Surface superconductivity with high transition temperatures layered CanBn+1Cn+1 films》为题在国际著名杂志《Nano Letters》上发表，并对国家超级计算郑州中心致谢。论文第一作者为河南大学刘亮亮副教授。
自1911年荷兰物理学家昂内斯首次报道超导现象至今，发现并实现高温甚至室温超导体系一直是凝聚态物理领域永恒的挑战和热点。1964年著名物理学家Ginzburg提出“表面超导”的概念，即通过增强表面电子间的相互吸引作用，以及改变表面层的电子填充则有可能在材料表面实现高的超导电性，这为我们常压下调控材料的超导并获得高的Tc提供了新的平台。
图（a）表面超导增强示意图（b）CaBC薄膜的超导能隙D随温度变化，显示Tc达到了近90 K。
该团队预言了一类新的表面超导体系CaBC薄膜，理论计算发现CaBC薄膜的Tc可以达到近90 K，而其体相的Tc只有8 K（如上图所示）。该团队详细分析发现，在CaBC薄膜表面，结构对称性降低导致B-C层实现了空穴的自掺杂，将低能级B-C s成键态调节到了费米能级附近，获得了较大电子占据；此外，表面B-C对称性降低也导致其面内声子振动的软化；电子态的增加以及声子振动的软化共同作用引起了强的电声耦合，产生较大的超导能隙，因而表面B-C层出现了高的Tc. 另外值得注意的是，该工作中表面层的电荷重新分布和调节声子振动来增强Tc，具有非常广泛的物理共性，如典型的非常规界面超导体FeSe/SrTiO3超导的增强也认为是界面电荷转移和声子振动起重要作用，因此该工作无疑加深了我们对表界面超导增强机制的理解，也为设计高Tc表面超导体提供了一个新途径。
该工作到了国家自然科学基金委等项目的资助。文章链接为https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.2c05038