【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近幾年來(lái)，超導(dǎo)體中的配對(duì)密度波態(tài)(Pair density wave，PDW)，即一種超導(dǎo)序參量不需要外加磁場(chǎng)而隨實(shí)空間振蕩變化的量子態(tài)，相繼在非傳統(tǒng)超導(dǎo)體例如銅基、鐵基、釩基和重費(fèi)米子超導(dǎo)體中被研究者觀測(cè)到。其新奇的物理性質(zhì)成為人們研究的焦點(diǎn)。在上述超導(dǎo)體中，配對(duì)密度波往往和電荷密度波、超導(dǎo)態(tài)共存。除了上述幾類超導(dǎo)體，在過(guò)渡金屬硫族化合物(Transition-metal dichalcogenide，TMDC)中往往也存在電荷密度波與超導(dǎo)態(tài)。其中最具有代表性的例子就是2H-NbSe2，一種在7.2 K下同時(shí)具有電荷密度波和超導(dǎo)態(tài)的TMDC，長(zhǎng)期以來(lái)被人們廣泛研究，并在其中相繼被觀測(cè)到2重向列超導(dǎo)態(tài)、拓?fù)涑瑢?dǎo)態(tài)、伊辛超導(dǎo)態(tài)和FFLO態(tài)等新奇物性。同時(shí)，研究者也在2H-NbSe2中觀測(cè)到配對(duì)密度波態(tài)。然而，配對(duì)密度波與電荷密度波、超導(dǎo)態(tài)之間的相互作用與關(guān)聯(lián)卻仍然缺少研究。
近日，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)材料科學(xué)與光電技術(shù)學(xué)院姜宇航研究團(tuán)隊(duì)利用自主設(shè)計(jì)搭建的極低溫強(qiáng)磁場(chǎng)掃描隧道顯微鏡，研究了NbSe2中的配對(duì)密度波，電荷密度波、超導(dǎo)態(tài)之間的聯(lián)系與相互作用。他們發(fā)現(xiàn)在NbSe2中的存在兩類配對(duì)密度波，并觀測(cè)到不同配對(duì)密度波和電荷密度波之間的相互作用在原子尺度上存在明顯差異。其中一類配對(duì)密度波沒(méi)有破壞C3旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，而另一類破壞了C3旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，并且直接誘導(dǎo)出向列超導(dǎo)態(tài)。該成果是首次在NbSe2中觀測(cè)到不同形式的配對(duì)密度波，同時(shí)對(duì)向列超導(dǎo)態(tài)給出直接證據(jù)。這一成果不但證明了NbSe2中存在有不同形式的配對(duì)密度波和向列超導(dǎo)態(tài)，還啟發(fā)未來(lái)可以在其中或者其它過(guò)渡金屬硫族化合物材料家族研究更加豐富的配對(duì)密度波和對(duì)其精確調(diào)控。
圖：(a)2H-NbSe2的晶格結(jié)構(gòu)。2H-NbSe2的超導(dǎo)譜線。超導(dǎo)能隙隨空間的振蕩行為。相干峰強(qiáng)隨空間的振蕩行為。(b)兩種不同的CDW形貌相。兩種不同PDW。
相關(guān)成果以“Directly visualizing nematic superconductivity driven by the pair density wave in NbSe2”為題發(fā)表于2024年8月22日的Nature Communications雜志。中國(guó)科學(xué)院大學(xué)材料科學(xué)與光電技術(shù)學(xué)院博士后/特別研究助理曹路為論文第一作者，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)姜宇航副教授和毛金海副教授為共同通訊作者。該工作得到科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后科學(xué)基金、博士后創(chuàng)新人才支持計(jì)劃、以及中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金的資助。
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