世界即使在接近绝对零度的条件下也并非完全静止。研究人员指出，在二维材料等极薄体系中，真空量子涨落可表现为随机振动，并可能改变局部电磁环境，从而影响材料性质。

哥伦比亚大学希金斯物理学教授德米特里·巴索夫（Dmitri Basov）与来自17个机构的32位合作者在《自然》发表论文称，他们在实验中验证：二维材料原子级厚度层内的真空量子涨落本身，就能改变邻近较大晶体的物性。这一效应此前主要停留在理论设想层面。

论文显示，研究团队由哥伦比亚大学博士后伊泰·凯伦（Itay Keren）、塔蒂亚娜·韦伯（Tatiana Webb）和张帅领衔。他们将一片纳米级尺寸的六方氮化硼（hBN）薄片覆盖在有机超导材料κ-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Br（简称κ-ET）上方。在未施加额外激光或其他外部驱动力的情况下，κ-ET的超导性被完全抑制。

研究人员将该结果视为对“调控超导性新手段”的概念验证。凯伦表示，任何可用于调节超导性的新增“旋钮”都具有重要意义。

研究团队解释，hBN层间的量子涨落以特征共振频率振动，且该频率与κ-ET的共振频率相匹配。团队认为，当两者发生相互作用时，κ-ET晶体内部的电磁环境被改变，进而阻碍电子运动，使其无法进入集体的超导态。作为对照，他们将hBN用于另一种共振频率不同的超导体时，未观察到类似变化。

论文还披露，这一研究思路源于理论合作者、汉堡马克斯·普朗克物质结构与动力学研究所的安赫尔·鲁比奥（Angel Rubio）在纽约访问期间与巴索夫的交流。巴索夫回忆称，他起初认为该设想难以实现，但仍决定尝试。随后，团队将hBN作为候选“腔体”材料推进实验。

研究人员指出，腔体用于限制光或其他电磁波；即便在没有外部波的情况下，腔体内仍存在量子涨落。传统腔体常由镜面构成，但当腔体尺寸缩小，量子涨落效应会增强。纳米级厚度的hBN薄片被认为接近可实现的最小尺度之一。

在实验方法上，团队此前曾使用扫描近场光学显微镜（SNOM）确认，hBN层内产生的振动准粒子可与其他晶体的振动相互作用并实现调制。但由于SNOM依赖光子，光子本身可能影响材料。为验证“仅由真空量子涨落驱动”的效应，研究人员转而采用在无光条件下工作的低温磁力显微镜（MFM）。

合著者、哥伦比亚大学物理学家阿拜·帕苏帕蒂（Abhay Pasupathy）提供的MFM可通过检测迈斯纳效应（超导体与磁体之间的排斥力）来识别超导状态，并能在极低温条件下隔着覆盖层进行测量。鲁比奥表示，尽管真空涨落极其微弱，但实验观察到的影响幅度显著：κ-ET的超导性被抑制的范围接近半微米，约为所用hBN薄片宽度的10倍。

研究人员同时指出，传统上调节材料性质往往依赖机械振动、加热或激光脉冲等外部手段，且效果可能较短暂。鲁比奥称，在无外部驱动力条件下，调制效应可能更持久；论文中的理论研究者仍在尝试建立统一解释以说明该结果。

论文还提到，hBN的“双曲”性质被认为是关键因素之一。研究人员称，双曲材料的结构特征可增强材料内部的振动响应。韦伯表示，这项工作提供了概念验证，显示该路径可作为调控材料电子性质的方法，并有望纳入材料设计。

研究团队表示，hBN中的振动可通过改变其厚度进行调节。凯伦称，若能进一步实现对这些振动的控制，调控对象将不局限于超导体；不同类型的磁体与铁电材料也具有与其性质相关的特定振动模式，寻找与之匹配的腔体组合可能成为新的调控途径。