中國科學家開拓的新領域:鐵基超導+拓撲物理→自賦性拓撲超導體


中國科學家開拓的新領域:鐵基超導+拓撲物理→自賦性拓撲超導體


鐵基高溫超導和拓撲物理是當前凝聚態物理的兩個重要前沿研究領域。在過去長期的研究中,這兩個領域各自獨立發展,互相之間很少有研究交集。

最近幾年,經過多個研究組的共同努力,結合理論和實驗發現:某些鐵基高溫超導體可以是由內稟超導近鄰效應產生的自賦性拓撲超導體(Connate Topological Superconductors)。這一發現不僅開啟了鐵基超導研究的新領域,也確立了鐵基超導應用於未來拓撲量子計算的物理基礎,使在相對高溫下實現馬約拉納費米子成為可能。

中國科學院物理研究所胡江平研究員與中國科學院強磁場科學中心郝寧研究員共同撰寫綜述文章“鐵基超導中的拓撲量子態:從理論設想到材料實現”(Topological quantum states of matter in iron-based superconductors: From concepts to material realization),系統回顧和總結了鐵基超導體中存在的拓撲物理。

作者系統闡述了鐵基超導中自賦性拓撲超導這一概念的物理內涵(如圖所示):鐵基超導的拓撲物理來自其費米麵附近多軌道特性,某些具有非平庸拓撲的能帶在內稟超導近鄰效應下成為拓撲超導。這個概念不同於過去構造超導和拓撲絕緣體異質節實現拓撲超導的傳統框架,為實現拓撲超導物理提供了新方向。作者進一步提出了一系列的理論設計方案與材料候選建議,回顧和展望了幾種具體鐵基超導體系中關於自賦性拓撲超導態最新實驗進展以及存在的問題,同時討論了鐵基拓撲研究反過來對解決鐵基超導本身存在的重大懸而未決的基本問題可能產生的新思路。


中國科學家開拓的新領域:鐵基超導+拓撲物理→自賦性拓撲超導體


非常值得一提的是,這一研究方向完全由來自國內的中科院物理研究所、復旦大學、北京大學、中國科技大學和清華大學等研究組發起並推進探索,其研究成果已經受到國際同行的高度評價和關注,目前來自國外同行的相關研究也已跟進中。

https://academic.oup.com/nsr/article/6/2/213/5195543


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