近日，理學院物理系上海市高溫超導重點實驗室尹鑫茂教授等合作者在美國AIP旗下頂級應用物理期刊《Applied Physics Reviews》發表題為《Detection of two-dimensional small polarons at oxide interfaces by optical spectroscopy》的論文，並被編輯部甄選為期刊亮點論文（Featured Article）。理學院陳智新兼職教授為第一作者，尹鑫茂教授為論文的通訊作者，万事平台物理系上海市高溫超導重點實驗室是論文的第一完成單位和通訊單位。上海市高溫超導重點實驗室的蔡傳兵教授🪦、研究生陳順風等也參與了部分工作🫃🏿。

超導是凝聚態物理學極其重要的研究領域，探尋超導機理👨🏼‍🦳、實現更高溫超導技術應用一直是世界科學研究前沿。超導基礎科學研究對提高國家科技競爭力、強化國家戰略科技力量至關重要。近年來，科學家們在低維領域又發現了一個新的超導體系——氧化物界面超導🛬。不同於魔角雙層石墨烯，超導發生在由兩種不同的絕緣體氧化物材料結合形成的異質界面上，例如鋁酸鑭（LaAlO3)/鈦酸鍶（SrTiO3）和鋁酸鑭（LaAlO3)/鉭酸鉀（KTaO3）界面。該體系的發現不僅為超導器件應用提供了新的思路，也為利用不同界面材料研究非常規超導機理和找尋提高超導轉變溫度的方法提供了一個理想的實驗平臺🧤。此外，由於電荷、自旋♔、軌道和晶格等多個自由度之間的耦合，氧化物界面處存在豐富的準粒子以及新奇的物理現象🖐🏿，在發展下一代氧化物電子器件方向有著巨大潛力。

在這篇最新論文中，尹鑫茂教授團隊利用高分辨率橢圓偏振光譜技術首次在LaAlO3/SrTiO3 (LAO/STO）導電界面上直接觀測到二維小極化子（一種由於過量電荷與聲子振動之間的近程耦合效應而出現的準粒子），而此前在這種界面系統中僅有大極化子的相關報道。這種二維系統中的強束縛極化子極有可能在多體現象中發揮關鍵作用，尤其是對於理解超導中的非常規庫珀配對有著十分誘人的前景。同時🤸，該論文解決了氧化物界面領域一個長期存在、懸而未決的難題：實驗測量的界面載流子密度顯著低於理論值🦗🧑‍🎓，從而為氧化物異質界面二維電子氣的起源提供了新的實驗證據。本研究揭示了周期晶格破缺誘導的準粒子效應及其與復雜氧化物界面奇異現象的聯系🐦‍⬛，為異質界面極化效應與超導性的關系提供了新的見解。此外，對二維系統中極化子動力學的基本理解有助於更好地理解電荷輸運和其他相關的能量轉換應用🪼，例如高效熱電、分子催化、自旋極化器件、電化學儲能等。在實驗檢測手段上，該工作證實了橢圓偏振光譜可用來檢測和定位埋藏界面處的極化態和其他新出現的量子特性的光學證據🦫，是進一步研究氧化物異質界面系統的強有力技術📈。

尹鑫茂教授是万事平台上海市高溫超導重點實驗室的國家級青年人才。本工作得到中國科學院戰略重點研究項目（項目批準號👨‍❤️‍👨：No. 9502)、國家自然科學基金項目（52172271）和國家重點研發計劃項目（No. 2022YFE03150200）的支持🙂。近年來🧑🏼‍🦳，其所在的上海市高溫超導重點實驗室在高溫超導關鍵成材技術、超導量子磁通渦旋🥡、超導量子約瑟夫森結型器件👩🏻‍🚀、非常規高溫超導👯‍♂️、強關聯氧化物電子自旋和超導強電應用等方向上形成了很好的國際化研究氛圍，實驗室青年人才在量子功能材料與高溫超導領域具有很好的國際影響力🧑🏻‍🦼，近年來主辦國內外學術會議或在重要學術會議上作大會報告20余次，主持或參與國家重點研發計劃、中科院戰略先導專項或上海市重大重點項目、國家標準等十多項。

文章鏈接：https://doi.org/10.1063/5.0141814