北理工團隊在籠目晶格超導(dǎo)體CsV?Sb?研究中取得最新進展
發(fā)布日期：2025-03-07 供稿：物理學(xué)院 攝影：物理學(xué)院
編輯：王莉蓉 審核：陳珂 閱讀次數(shù)：
近日,，北京理工大學(xué)物理學(xué)院王秩偉教授,、姚裕貴教授團隊與普林斯頓大學(xué)M.Z.Hasan團隊合作在新型籠目晶格超導(dǎo)體CsV?Sb?中取得重要進展。通過多種高精度測量技術(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,，北理工團隊在之前的研究中也取得了一系列進展,，包括發(fā)現(xiàn)手性電荷序、向列電子相,、多條穿過費米能級的能帶結(jié)構(gòu),、無節(jié)點各向同性超導(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),、剩余費米弧、磁性超導(dǎo)態(tài),、時間反演對稱性破缺等等,。更多實驗結(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,，通過電輸運,、熱輸運及熱容測量，研究團隊發(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超導(dǎo)能隙，且與第一個超導(dǎo)能隙幾乎不耦合,。進一步分析表明低溫超導(dǎo)態(tài)的能帶選擇性配對機制與傳統(tǒng)多帶超導(dǎo)理論中能隙協(xié)同打開機制不同,，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（μ?Hc?）超過9.8 T，明顯高于泡利極限（約6.44 T）,，這種反?，F(xiàn)象可能源于強關(guān)聯(lián)電子或非常規(guī)超導(dǎo)機制，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?中的二維及二重對稱性超導(dǎo)電性
該研究揭示了超導(dǎo)能帶選擇性配對的新機制,，為我們理解超導(dǎo)材料的多樣性和復(fù)雜性提供幫助，對于未來超導(dǎo)材料的設(shè)計和應(yīng)用具有重要意義,。本工作的其他合作單位還包括美國國家強磁場實驗室,、瑞士蘇黎世大學(xué)、南方科技大學(xué),、橡樹嶺國家實驗室等機構(gòu),。本項目得到了國家重點研發(fā)計劃,、國家自然科學(xué)基金委、北京市自然科學(xué)基金委等相關(guān)項目的支持,。
圖2. 兩種不同超導(dǎo)態(tài)的電輸運證據(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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