北理工團(tuán)隊(duì)在籠目晶格超導(dǎo)體CsV?Sb?研究中取得最新進(jìn)展
發(fā)布日期：2025-03-07 供稿：物理學(xué)院 攝影：物理學(xué)院
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近日，北京理工大學(xué)物理學(xué)院王秩偉教授,、姚裕貴教授團(tuán)隊(duì)與普林斯頓大學(xué)M.Z.Hasan團(tuán)隊(duì)合作在新型籠目晶格超導(dǎo)體CsV?Sb?中取得重要進(jìn)展,。通過(guò)多種高精度測(cè)量技術(shù)發(fā)現(xiàn)了CsV?Sb?兩種截然不同的超導(dǎo)狀態(tài),，揭示了其復(fù)雜的多能隙特性。這一成果為理解超導(dǎo)材料中電子行為的多樣性提供了關(guān)鍵線索,，相關(guān)研究成果以“Unconventional gapping behaviour in a kagome superconductor”為題發(fā)表在《Nature Physics》上,。北京理工大學(xué)物理學(xué)院博士后李永愷（現(xiàn)為北理工長(zhǎng)三角研究院副研究員）為論文共同第一作者，王秩偉教授為共同通信作者,。
籠目晶格材料因其獨(dú)特的幾何結(jié)構(gòu)和豐富的量子現(xiàn)象而備受關(guān)注,。CsV?Sb? 作為一種典型的籠目晶格超導(dǎo)材料最近受到了廣泛的研究，北理工團(tuán)隊(duì)在之前的研究中也取得了一系列進(jìn)展,，包括發(fā)現(xiàn)手性電荷序,、向列電子相、多條穿過(guò)費(fèi)米能級(jí)的能帶結(jié)構(gòu),、無(wú)節(jié)點(diǎn)各向同性超導(dǎo)能隙,、超導(dǎo)態(tài)相關(guān)的范霍夫情景、超導(dǎo)二極管效應(yīng),、剩余費(fèi)米弧,、磁性超導(dǎo)態(tài)、時(shí)間反演對(duì)稱性破缺等等,。更多實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示該材料更像是一類非常規(guī)超導(dǎo)材料,。在本工作中，通過(guò)電輸運(yùn),、熱輸運(yùn)及熱容測(cè)量,，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)CsV?Sb? 的超導(dǎo)相圖上顯示兩種明顯不同的超導(dǎo)態(tài)，高溫超導(dǎo)態(tài)（約3.5 K 以上）的超導(dǎo)能隙主要在一個(gè)電子帶中形成,；低溫超導(dǎo)態(tài)（約1 K 以下）在另一能帶中打開第二個(gè)超導(dǎo)能隙,，且與第一個(gè)超導(dǎo)能隙幾乎不耦合。進(jìn)一步分析表明低溫超導(dǎo)態(tài)的能帶選擇性配對(duì)機(jī)制與傳統(tǒng)多帶超導(dǎo)理論中能隙協(xié)同打開機(jī)制不同,，為理解多帶超導(dǎo)提供新的理論支撐,。此外，低溫區(qū)域的超導(dǎo)上臨界磁場(chǎng)（μ?Hc?）超過(guò)9.8 T,，明顯高于泡利極限（約6.44 T）,，這種反常現(xiàn)象可能源于強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子或非常規(guī)超導(dǎo)機(jī)制,，這為更深入理解籠目超導(dǎo)材料的超導(dǎo)態(tài)提供新視角,。
圖1. CsV?Sb?中的二維及二重對(duì)稱性超導(dǎo)電性
該研究揭示了超導(dǎo)能帶選擇性配對(duì)的新機(jī)制，為我們理解超導(dǎo)材料的多樣性和復(fù)雜性提供幫助,，對(duì)于未來(lái)超導(dǎo)材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用具有重要意義,。本工作的其他合作單位還包括美國(guó)國(guó)家強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室、瑞士蘇黎世大學(xué)、南方科技大學(xué),、橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室等機(jī)構(gòu),。本項(xiàng)目得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金委,、北京市自然科學(xué)基金委等相關(guān)項(xiàng)目的支持,。
圖2. 兩種不同超導(dǎo)態(tài)的電輸運(yùn)證據(jù)
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41567-024-02770-z
DOI：10.1038/s41567-024-02770-z
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