由奇異物理定律支配的隱藏世界的想法聽起來像是科幻小說中的情節。然而，最近，科學家們在一種用於完美導電的真實材料中觀察到了一個隱藏的、扁平化的世界。在《美國國家科學院院刊》PNAS中，研究人員報告說，三維材料中的電子錶現得好像只存在兩個空間維度。
我們的生活發生在三個空間維度中：深度、寬度和高度。科學家可以設計極薄的材料來有效地消除高度，但這個位於SLAC國家加速器實驗室的團隊並沒有這樣做。在研究一種新型超導體（一種電子可以無電阻流動的物質，用於MRI機器、粒子加速器和一些量子計算機）時，他們發現了一些不尋常的東西。他們的樣品由鋇、鉛、鉍和氧製成，是完全三維的。然而，用強大的量子顯微鏡檢查發現，其中的電子忽略了第三維度，形成了完全扁平的條紋。“超導電子自發地坍縮到這個二維繫統中，沒有任何物理或化學變化或特定的製造，” 智利費德里科·聖瑪麗亞技術大學的物理學家、主要作者卡羅琳娜·帕拉說。
物理學家此前曾推測，這種材料可能具有他們無法測量的二維電子行為。這項新研究直接觀察到了它。研究合作者、SLAC物理學家哈里·馬諾哈蘭說，藉助研究人員的量子顯微鏡，“你可以獲得關於樣品物理引數的資訊，一直到原子層面。” 該工具測量了一種稱為量子隧穿效應的現象：來自顯微鏡內部的電子試圖潛入樣品中，揭示單個超導原子及其電子的特性。
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俄亥俄州立大學的物理學家南迪尼·特里維迪說，這些測量揭示的電子“平面國”是很有前景的超導理論試驗平臺，她沒有參與這項工作。她研究的是極薄超導體中的電子形成大量緊密結合的粒子島嶼的情況。馬諾哈蘭團隊成員觀察到他們的電子以相同的方式自組織——並且比科學家有意設計成扁平的材料表現出更多這種獨特的行為。
查明超導體中電子的具體行為也有助於推動超導材料的發展。目前已知的大多數此類材料僅在冷卻到零下數百華氏度時才能工作。這一要求是不切實際的，但物理學家還不知道哪些改變可以使它們在室溫下也能完美導電，這項研究的合著者、波哥大安第斯大學的物理學家保拉·吉拉爾多-加洛說。在這項研究中測量到的一些緊密結合的電子群似乎在異常溫暖時也表現出超導性。“這種材料有可能成為更高溫度的超導體，” 吉拉爾多-加洛說。“是什麼驅動著它是懸而未決的問題。” 答案可能就在這項新研究的二維世界中。