北理工團隊在籠目晶格超導體CsV?Sb?研究中取得最新進展
發布日期：2025-03-07 供稿：物理學院 攝影：物理學院
編輯：王莉蓉 審核：陳珂 閱讀次數：
近日，北京理工大學物理學院王秩偉教授、姚裕貴教授團隊與普林斯頓大學M.Z.Hasan團隊合作在新型籠目晶格超導體CsV?Sb?中取得重要進展。通過多種高精度測量技術發現了CsV?Sb?兩種截然不同的超導狀態，揭示了其復雜的多能隙特性。這一成果為理解超導材料中電子行為的多樣性提供了關鍵線索，相關研究成果以“Unconventional gapping behaviour in a kagome superconductor”為題發表在《Nature Physics》上。北京理工大學物理學院博士后李永愷（現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構和豐富的量子現象而備受關注。CsV?Sb? 作為一種典型的籠目晶格超導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，包括發現手性電荷序、向列電子相、多條穿過費米能級的能帶結構、無節點各向同性超導能隙、超導態相關的范霍夫情景、超導二極管效應、剩余費米弧、磁性超導態、時間反演對稱性破缺等等。更多實驗結果顯示該材料更像是一類非常規超導材料。在本工作中，通過電輸運、熱輸運及熱容測量，研究團隊發現CsV?Sb? 的超導相圖上顯示兩種明顯不同的超導態，高溫超導態（約3.5 K 以上）的超導能隙主要在一個電子帶中形成；低溫超導態（約1 K 以下）在另一能帶中打開第二個超導能隙，且與第一個超導能隙幾乎不耦合。進一步分析表明低溫超導態的能帶選擇性配對機制與傳統多帶超導理論中能隙協同打開機制不同，為理解多帶超導提供新的理論支撐。此外，低溫區域的超導上臨界磁場（μ?Hc?）超過9.8 T，明顯高于泡利極限（約6.44 T），這種反常現象可能源于強關聯電子或非常規超導機制，這為更深入理解籠目超導材料的超導態提供新視角。
圖1. CsV?Sb?中的二維及二重對稱性超導電性
該研究揭示了超導能帶選擇性配對的新機制，為我們理解超導材料的多樣性和復雜性提供幫助，對于未來超導材料的設計和應用具有重要意義。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、南方科技大學、橡樹嶺國家實驗室等機構。本項目得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金委、北京市自然科學基金委等相關項目的支持。
圖2. 兩種不同超導態的電輸運證據
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41567-024-02770-z
DOI：10.1038/s41567-024-02770-z
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