超导性作为凝聚态物理中的重要研究方向，在实现零电阻和迈斯纳效应等现象的基础上，推动了对材料电子结构和量子态理解的深刻变革。近年来，拓扑材料的兴起为超导研究注入了新的活力，其中拓扑半金属的独特电子结构为实现与探索非常规超导态提供了广阔空间。特别是带有范霍夫奇点（van Hove singularity，简称vHs）的拓扑半金属，凭借其表面状态中密度态的奇异峰值，引发了强烈的电子关联效应，使得超导性在低维表面态得以极大增强。本文重点聚焦于典型的拓扑狄拉克结线半金属ZrAs2，全面解读其表面局限的二维范霍夫奇点与面向二维表面超导态的物理机理，揭示其在拓扑超导领域的潜在革命性价值。首先，ZrAs2属于nonsymmorphic空间群Pnma，天然具备丰富的拓扑结线态结构。理论计算和角分辨光电子能谱（ARPES）实验均显示，该材料在kx-ky平面存在多条Dirac结线环，相关的拓扑表面态覆盖其（001）面，即晶体的ab平面。
这些表面态不仅携带狄拉克锥型线性色散特征，更于约65meV低于费米能级位置出现二维范霍夫奇点。范霍夫奇点作为电子能带中的鞍点能量位置，因其导致密度态的发散，通常为强关联与电子配对归属的重要驱动力。在ZrAs2中，这种特征巧妙地限制于（001）表面，实现了表面态电子密度的极大增强，是激发低维超导态的关键基础。进一步的电输运测量揭示，ZrAs2样品展现出明显二维超导转变，临界温度约为1.8K。通过四探针测量和角度依赖的临界磁场(Hc2)实验，临界磁场表现出典型的二维超导体行为，符合Tinkham模型描述的二维阈值，且超出了传统BCS弱耦合理论下的Pauli限制。此外，扫磁实验未在体积中观测到迈斯纳响应，结合μ子自旋弛豫（μSR）测量更验证了体态非超导，说明超导性仅局限于材料的表面。
这种独特的表面超导状态因其维度限制自然符合二维全球收缩范特拉斯-科斯特利茨-托霍列斯(BKT)转变特征，具体表现为超导相干性通过涡旋-反涡旋配对实现。通过温度依赖的电压-电流关系实验，研究团队清晰识别出BKT转变的特征幂律行为，确认超导相变为二维拓扑相干态过渡。这一发现首次明确展示了原子单晶表面自发形成的BKT超导转变，为低维拓扑超导研究带来划时代突破。结合理论计算揭示，1990年代提出的拓扑保护结线态与实验观测的范霍夫奇点叠加，赋予了表面态强电子关联效应，促发了非常规超导配对的可能性。表面态电子结构中存在的鞍点和相应密度态峰值大幅提升了电子-电子有效相互作用，驱动超导配对发生且在表面形成稳定的二维超导层。相比依赖外源性邻近效应实现的表面超导，ZrAs2提供了平台在纯本征物态下实现拓扑半金属表面载流子的自发配对，极大拓宽了低维拓扑超导体制备与研究的路径。
此类系统具备潜在生成马约拉纳费米子等非阿贝尔代数激发态的优势，其拓扑保护机制使得其在容错量子计算领域具有巨大应用前景。更值得一提的是，ZrAs2的超导层厚度约4.2纳米，仅为少数晶胞厚度，显示超导性真正局限在原子尺度维度。这一标志性的二维表面超导特性有效避免了体态杂质与缺陷引入的耗散通道，为实现高品质的表面量子态提供保障。研究团队通过系统化的角度依赖性磁场实验、ARPES能带观测及μSR判断初步确认该现象的普适性和可重复性，为深入探索拓扑与电子关联交叉的凝聚态现象奠定了坚实实验基础。展望未来，ZrAs2及类似拓扑半金属表面范霍夫奇点诱导的二维超导体系不仅为基础物理研究揭示全新机理，也为量子器件研发提供了天然材料基础。通过调节载流子浓度、外加应力或界面工程，可望进一步调控范霍夫奇点能级及配对对称性，推动实现多样化的拓扑超导相和非平庸的电子态。
同时，结合扫描隧道光谱、高场高压改性等手段，有助于精细刻画超导间隙结构及揭示其潜在非常规配对对称性。此外，复合异质结构设计亦可能探索拓扑超导与磁性、费米弧态等复杂夹杂效应之间的相互作用，激发下一代量子计算与自旋电子学器件创新。总之，ZrAs2中范霍夫奇点受限的二维拓扑半金属表面超导态，为凝聚态物理领域揭示了崭新的电子序现象和研究阶梯。其独特的低维电子态结合拓扑保护、强关联效应和量子相变，为拓扑超导体研究提供了理想平台，助推学科不断向量子信息与新材料设计的前沿迈进。随着实验技术和理论模型的不断完善，未来有望通过此类拓扑半金属表面超导态实现对马约拉纳激发态的可控操作，助力实现高稳健性的量子器件和量子计算范式。
