近日，西湖大學理學院吳頡研究團隊攜手浙江大學謝燕武團隊，在物理學領域取得了突破性進展。他們運用自主研發的高精度角分辨電阻（ARR）測量技術，在LaAlO?/KTaO?(111)（簡稱LAO/KTO）超導界面中，深入探索并首次揭示了超導態及其周邊量子態中電子向列性的演變規律。這一重要發現已在頂級物理學期刊《Physical Review X》上發表。
在氧化物異質結界面超導體系中，當兩種特定的絕緣體材料被精心疊加時，它們的交界區域會展現出令人驚奇的導電性，甚至達到超導狀態。這個超導區域極其微小，厚度僅為4納米，大約相當于10層原子的堆疊。當超導現象發生時，區域內數以萬億計的電子會兩兩配對，形成自由的電子對，在材料中無阻礙地穿梭。
吳頡與謝燕武團隊的研究，首次在這個神秘的二維界面上“捕捉”到了超導態即將到來的瞬間，揭示了界面上的微妙變化。他們發現，在超導臨界溫度附近，LAO/KTO界面的電阻降低并非均勻發生在所有方向上，而是首先在某一特定方向上顯著下降，預示著超導將在這個方向上率先涌現，隨后逐漸擴展到其他方向。
隨著溫度的進一步降低，接近超導臨界點時，電子們仿佛獲得了某種“集體意識”，開始沿某一方向成對凝聚。這種自發選擇特定方向并打破原有狀態的行為，被稱為電子向列性。研究團隊通過精心設計的實驗，成功捕捉到了這一現象。
研究團隊還在LAO/KTO的量子金屬態中發現了電子向列性的存在。通過施加垂直于界面的磁場，超導態被有效抑制，但界面電阻卻隨著溫度的降低逐漸趨于一個非零的有限值，形成了所謂的量子金屬態。這一特殊狀態的形成機制目前仍是物理學界的研究熱點，而吳頡團隊的新發現為理解這一現象提供了新的線索。
在量子金屬態中，電子向列性依然存在，仿佛超導的“影子”仍然縈繞在界面上。這一發現不僅揭示了超導態與量子金屬態之間可能存在的深刻聯系，也為探索高溫超導等前沿科學問題提供了新的視角和思路。
