北理工在準(zhǔn)晶超導(dǎo)研究方面取得新進(jìn)展
發(fā)布日期：2020-07-13 供稿：物理學(xué)院
編輯：周格羽 審核：姚裕貴 閱讀次數(shù)：
近日，北京理工大學(xué)物理學(xué)院由楊帆教授牽頭的研究團(tuán)隊(duì)在準(zhǔn)晶超導(dǎo)方面取得重要進(jìn)展,，相關(guān)論文發(fā)表在國際頂級(jí)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters）上,。在該論文中,，北京理工大學(xué)為第一單位，曹業(yè)副研究員為第一作者,，楊帆教授為通信作者,。參與該論文工作的還有張用友副教授、劉玉波（楊帆指導(dǎo)的博士生）,、劉鋮鋮教授以及南方科技大學(xué)的陳偉強(qiáng)教授,。
準(zhǔn)晶是一種奇特的晶體結(jié)構(gòu)，有多重旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性卻沒有平移不變性,，具體到彭羅斯準(zhǔn)晶,，它是五維立方結(jié)構(gòu)向兩維的投影,，其電子結(jié)構(gòu)與周期性系統(tǒng)有本質(zhì)區(qū)別。他們的工作揭示了準(zhǔn)晶系統(tǒng)的兩個(gè)獨(dú)特性質(zhì)：第一,、庫伯對(duì)的自旋自由度和空間角動(dòng)量解耦,，這使得無論自旋單態(tài)還是三重態(tài)的庫伯對(duì)都可以具有奇或偶的空間角動(dòng)量；第二,、在破壞時(shí)間反演的超導(dǎo)態(tài)中有體的自發(fā)超流,。這兩個(gè)性質(zhì)均來自系統(tǒng)平移不變性的缺失，對(duì)準(zhǔn)晶系統(tǒng)具有一般性,。
前人的工作大部分局限于對(duì)單電子行為的描述,，對(duì)于從微觀角度研究電子的關(guān)聯(lián)行為還處于空白，而他們的工作著眼于此,。他們從微擾論方法出發(fā),，使用費(fèi)曼圖技術(shù)將粒子-空穴形的激發(fā)計(jì)及在內(nèi)，把周期性系統(tǒng)中著名的Kohn-Luttinger機(jī)制推廣到了非周期性的準(zhǔn)晶系統(tǒng),，構(gòu)造出了二階有效哈密頓量,，并以此為基礎(chǔ)對(duì)彭羅斯系統(tǒng)的超導(dǎo)性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。借助大規(guī)模數(shù)值計(jì)算,，他們得到了電子填充-相互作用的相圖,，相圖表明在弱相互作用下，四種拓?fù)涑瑢?dǎo)態(tài)中的三種會(huì)出現(xiàn),，均具有非平庸的拓?fù)鋽?shù),。進(jìn)一步計(jì)算表明，這些拓?fù)涑瑢?dǎo)態(tài)均破壞時(shí)間反演,，因此會(huì)產(chǎn)生自發(fā)的體超流,。
以上研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委、北京理工大學(xué)青年教師學(xué)術(shù)啟動(dòng)計(jì)劃的支持,。
圖 態(tài)空間超導(dǎo)序參量的模[a, b]和實(shí)空間超導(dǎo)序參量[c, d],。[a, c]為單態(tài)s波，[b, d]為三重態(tài)d波,。（d）中的等高圖表示序參量的模,、綠色箭頭表示復(fù)數(shù)序參量的幅角方向。
文章信息：（*為通信作者） Ye Cao, Yongyou Zhang, Yu-Bo Liu, Cheng-Cheng Liu, Wei-Qiang Chen, and Fan Yang*, Kohn-Luttinger Mechanism Driven Exotic Topological Superconductivity on the Penrose Lattice, Phys. Rev. Lett. 125, 017002 (2020).
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