近日，中国科学院上海硅酸盐研究所、南京大学和中国科学院上海微系统与信息技术研究所等单位合作，发现了一种具有全新堆垛结构的2M相WS₂，该材料表现出不同于1T’（空间群P2₁/m）和T_d（空间群Pnm2₁）的堆垛方式，空间群为单斜形式的C2/m，且具有反演对称中心。研究人员通过拓扑化学的方法，首先合成出高质量的前驱体三元插层化合物K_0.7WS₂，然后在一个温和的氧化性环境中将K离子抽离出材料母体，最终得到毫米级的2M WS₂单晶。通过输运测试发现2M WS₂具有8.8 K的超导转变温度，该转变温度为本征TMD（过渡金属二硫属化物transition-metal dichalcogenide）材料中最高的。理论计算表明该材料的能带中存在受拓扑不变量Z₂保护的具有狄拉克锥特征的拓扑表面态。这是首次在TMD材料体系中发现这种狄拉克锥型的拓扑表面态，完全不同于T_d WTe₂和T_d MoTe₂外尔半金属态。更为重要的是，由于拓扑表面态与体相超导的共存，2M WS₂成为一种非常有前景的层状拓扑超导体候选者。相关研究成果以Discovery of Superconductivity in 2M WS₂ with Possible Topological Surface States 为题发表于国际期刊《先进材料》杂志上（Advanced Materials，DOI: 10.1002/adma.201901942）。上海硅酸盐所在读博士研究生方裕强和南京大学在读博士研究生张冬芹为该论文共同第一作者；上海硅酸盐所研究员黄富强、南京大学教授张海军和上海微系统所副研究员牟刚为该文共同通讯作者。

　　上述研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中科院重点研究项目、霍英东教育基金、中科院青年创新促进会和上海市科委等的资助和支持。

MX₂的晶体结构示意图：a, 2H相；b, 1T相；c，1T相单层；d，块体1T’相；e，T_d相；f，1T’单层。

a, 2M WS₂的晶体结构；b, 超导特性；c, 拓扑态；d, 2M WS₂物性示意图。