2026 年 3 月 3 日 • 《物理》第 19 卷，s31 期

借助一种新型层状材料，研究人员成功捕捉到了金属电子行为的剧烈转变：随着材料从三维（3D）逐渐减薄至二维（2D），其电子特性发生了根本性变化。

图注：（图片来源：M. Thinel 等 [1]）

当金属的原子晶格中存在无序结构时，传导电子可能会被“困”在微小的局部区域，这种现象被称为“安德森局域化”（Anderson localization）。该效应在一维和二维晶体中尤为显著——在这些维度下，即便是微弱的无序也足以引发局域化。鉴于石墨烯及其他二维材料在未来电子器件中的巨大潜力，科学家们迫切希望验证并完善关于二维局域化的理论。

近日，哥伦比亚大学的阿贝·帕苏帕蒂（Abhay Pasupathy）及其团队利用扫描隧道谱（STS）技术，直接观测到了局域化的产生过程。他们选取了三维块体样品，通过逐层剥离使其不断变薄，直至成为单层二维材料，从而系统地研究了这一演变过程 [1]。

以往关于金属二维局域化的研究，多依赖于通过溅射、蒸发或外延生长等技术制备的薄膜。然而，这些方法制备出的二维样品，其内部无序程度往往远高于对应的三维块体材料，导致研究人员难以将“维度降低”这一单一因素对局域化的影响剥离出来。此外，这类薄膜样品极易与空气中的氧气发生化学反应，使得利用扫描隧道显微镜（STM）等表面探针进行高分辨率电子性质测绘变得异常困难。

帕苏帕蒂团队研究的是一种新发现的层状材料——碘化铝钯（PdAlI）。这种材料不仅在空气中性质稳定，还可通过机械剥离轻松获得从块体到单原子层的各种厚度样品。最关键的是，无论样品厚薄，其内部的无序程度（主要是偶发的点缺陷）保持一致，从而完美排除了无序度变量的干扰，真正实现了只改变维度、不改变材料本征质量的对照实验。

通过 STS 测量，研究人员在二维样品中清晰地捕捉到了局域化的多个特征信号，其中包括显示电子密度在纳米尺度上呈斑块状聚集的图谱。未来，团队计划利用该技术的高空间分辨率优势，进一步探索超导系统及量子霍尔系统中的相关物理现象。

– 大卫·埃伦斯坦（David Ehrenstein）

大卫·埃伦斯坦是《物理》杂志的高级编辑。

参考文献

M. Thinel et al., "Anderson localization in a two-dimensional metal," Phys. Rev. Lett. 136, 096401 (2026).