笼目超导体内手性超导振荡示意图。研究团队供图

本报讯（记者刁雯蕙）南方科技大学副教授殷嘉鑫团队带领由中国、瑞士、德国和新加坡学者组成的国际团队，在南方科技大学量子奇点与演生物质实验室中观测到了手性笼目超导振荡，将电子谱学空间能量分辨率提升至1微电子伏特量级，刷新了此前由美国康奈尔大学Seamus Davis课题组在2023年创造的10微电子伏特量级的世界纪录。相关研究近日发表于《自然》。

磁性与超导一般被认为是两种互斥的量子态。2022年，殷嘉鑫团队搭建了极低温超高能量分辨率的扫描隧道显微镜系统，采用潘氏马达技术路线，对笼目磁体进行探索。

该研究中，殷嘉鑫团队在笼目超导体KV3Sb5和CsV3Sb5中观测到手性超导能隙振荡，并发现笼目超导体的手性配对密度波破坏了时间反演对称性，其散射周期为与体态电荷序吻合的2×2，厘清了学术界在配对密度波波矢上的争议。

此前，殷嘉鑫团队发现，在配对密度波存在的情况下，超导能隙只在动量空间的部分费米面打开，而系统中可以存在残留的费米面作为波戈留波夫费米面，并与能隙的振荡形成严格的实空间-动量空间对应关系。这层对应关系可以为有限动量电子配对提供证据链。

基于这一思路，研究人员系统测量了不同温度下的准粒子散射谱，用以探测费米面的形状。他们发现在远低于超导转变的温度下，系统依然保留有费米弧，这为波戈留波夫费米面的存在提供了证据。

殷嘉鑫团队还通过建立超导序参量的振荡与波戈留波夫费米面在几何上的联系，揭示了笼目超导体基态的非常规特性——空间均一的超导主要发生在Sb的p轨道上，而非V的d轨道。这种特殊的p-d轨道混合的手性配对密度波，为理解磁性超导提供了新的理论框架。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-024-07798-y