中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心坐落于安徽省合肥市风景秀丽的科学岛，2008年4月30日经中国科学院批准成立，依托中国科学院合肥物质科学研究院管理（科发人教字〔2008〕133号），其前身是2005年12月20日成立的“合肥强磁场科学技术研究中心”。中心目标：发展强磁... 更多简介 +
稳态强磁场实验装置（SHMFF）是国家“十一五”重大科技基础设施，由中国科学院合肥物质科学研究院与中国科学技术大学共建，各项任务依托强磁场科学中心开展。装置于2017年通过国家验收，验收专家组一致认为，SHMFF“磁体技术和综合性能达到国际领先水平... 更多简介 +
近日，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心联合常州大学、华南理工大学，在自支撑薄膜电输运性质的高压调控方面取得新进展。研究团队建立了涵盖薄膜封装与释缚、微纳电极加工及高压电输运测量的完整实验方法，打通了高压物理与薄膜材料领域交叉融合的关键技术环节，进一步揭示了压力与维度协同调控下截然不同的电子态演变，为探索量子材料在极端条件下的新奇物性提供了新的实验途径。相关成果以“High-pressure tuning of electrical transport in freestanding iridates across dimensions”为题，在线发表于国内权威期刊Science China Physics, Mechanics & Astronomy。
高压是调控材料电子结构和量子态的重要手段，在体材料研究中已催生出一系列重要发现。然而，对于薄膜材料而言，高质量晶体生长通常依赖衬底，而毫米尺度的衬底与纳米尺度薄膜之间巨大的几何尺度差异，使外加压力难以有效作用于薄膜本身。因此，尽管薄膜材料具有丰富的界面效应、低维物理和可设计性，高压物理与薄膜材料研究长期以来却难以交叉。将高压这一重要调控自由度引入薄膜材料的关键是摆脱衬底的束缚，将薄膜转变为自支撑结构。然而，失去衬底支撑后的超薄材料机械稳定性较差，导致其与微纳电极加工及高压测量的兼容性面临挑战，使得在极端压力条件下开展薄膜电输运研究尤为困难。
针对这一问题，研究团队围绕自支撑薄膜的稳定性和器件化开展系统研究，发展了薄膜封装和微纳电极加工方法，并最终建立了一套适用于自支撑薄膜的高压电输运测量技术。该方法能够覆盖金属及绝缘体等不同电子态，突破了材料种类和初始电学性质对测量方案的限制，为高压调控薄膜材料提供了具有普适性的实验手段。相关技术的初期成果于2025年2月发布在预印本平台后（arXiv:2502.18946），受到领域同行关注。《Advanced Materials》发表的相关综述指出，该技术“为自支撑超导薄膜的压力调控提供了新的实验平台，并为探索低维材料中的压力诱导超导现象开辟了新的可能”。
更重要的是，这一技术使得此前难以融合的多自由度调控成为可能。研究团队以磁性铱氧化物为模型体系，探索了晶体维度与高压两种自由度下的电子态演化。研究发现，三维SrIrO3薄膜在压力驱动下经历了半金属-绝缘体-金属的电子态转变；相比之下，在二维极限下，SrIrO3即使在高压作用下仍保持稳健的绝缘态。截然不同的压力响应表明，晶体维度不仅决定材料在常压下的基态，也深刻影响其在极端条件下的演化路径。通过将压力这一长期缺失的调控自由度引入薄膜材料体系，该工作为探索量子材料压力响应中的维度效应提供了新的实验基础。
强磁场科学中心博士研究生陈靖心、黄祥、乔祉涵、刘玉强为论文共同第一作者，强磁场科学中心郝林研究员、牛群研究员、田明亮研究员、杨晓萍研究员为论文共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院国际伙伴计划、中国科学院低功耗量子材料建制化科研平台等项目的支持。
论文链接：http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11433-026-3115-4
图. (a)块体材料易施加高压但晶体维度固定，薄膜体系维度灵活可控但高压调控受限；(b)自支撑薄膜电输运性质高压调控的全流程实验方法。
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