物理学家首次在实验中证明，材料的超导性可以通过与“内置”的光学限制腔发生耦合而被改变。哥伦比亚大学Itai Keren领导的研究团队在《自然》发表的工作显示，通过将两种经过选择的材料组合在一起，即可重塑界面处的电磁环境，从而影响超导表现，且实验过程中无需施加外部光照、压力或磁场。

“新兴”量子性质的材料设计思路

研究人员指出，固体中的量子行为往往呈现出“新兴”性质，即由电子、量子自旋以及晶格局部振动之间的复杂相互作用共同产生的集体现象。超导性、磁性与电荷有序等都属于此类现象，其表现并非微观组分的简单叠加。

在这一认识基础上，相关研究逐渐转向：能否在材料结构中直接“内嵌”特定的量子环境，使目标性质在材料形成之初就被设定，而不是在制备完成后再依赖外部条件进行调节。

以六方氮化硼构建“内置”红外腔

在该研究中，Keren及其同事考察了：若材料自身具备光子腔特征，其量子性质是否会随之改变。传统光学腔通常由两面相对的镜子构成，通过调节镜面间距来限制特定频率的光，从而形成共振电磁模式。

为实现“内在版本”的腔体，团队选用六方氮化硼（hBN）薄晶体作为起点。该材料由原子级厚度的层状薄片堆叠而成，层间以较弱的范德华力结合。研究描述称，在特定红外频率范围内，沿层平行传播的光会与晶格原子振动发生强耦合，形成混合的光—物质激发，并被紧密限制在薄片内部，使hBN在效果上表现为一种内置的红外腔。

与分子超导体耦合后超流密度下降

随后，研究人员将hBN薄片与一种分子超导体接触。该超导体由大型碳基分子构成，并排列成导电层；在单个分子内部，碳—碳双键会以红外频率发生自然振动，研究中将其视为与超导出现相关的因素之一。

当两种材料接触后，超导体的红外模式与hBN腔的限制模式发生共振耦合，进而重塑界面处的局部电磁环境。实验结果显示，超导体的超流密度出现显著降低，而且这一变化发生在完全黑暗条件下，并未使用外部激光照射。

为量子基态“环境设计”提供实验依据

研究团队表示，这一现象与许多已研究的量子材料形成对照：后者的特殊性质往往需要通过改变化学成分，或借助温度、压力、磁场等外部手段来实现。

该工作通过实验证明，仅通过将材料与带有内置电磁腔特征的结构结合，就可能改变其超导性，从而为“通过周围真空环境设计量子基态”的思路提供了证据。研究认为，这一方向或可为在材料设计阶段更精细地调控量子性质提供新的路径，而不必依赖持续的外部条件操控。

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