北京理工大学与普林斯顿大学合作，在新型笼目晶格超导体csv₃sb₅的研究中取得突破性进展，发现了其两种截然不同的超导态，并揭示了其复杂的多能隙特性。该研究成果发表在《nature physics》期刊上，为理解超导材料中电子行为的多样性提供了关键线索。
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CsV₃Sb₅作为一种备受关注的笼目晶格超导材料，其独特的几何结构和丰富的量子现象一直是研究热点。研究团队利用电输运、热输运和热容测量技术，在CsV₃Sb₅的超导相图中发现了两种显著不同的超导态：高温超导态（约3.5 K以上）和低温超导态（约1 K以下）。高温超导态的超导能隙主要在一个电子带中形成，而低温超导态则在另一个能带中打开第二个超导能隙，且两者几乎不发生耦合。
图1. CsV₃Sb₅中的二维及二重对称性超导电性
研究发现，低温超导态的能带选择性配对机制不同于传统多带超导理论中的能隙协同打开机制，为多带超导理论提供了新的理解。此外，低温区域的超导上临界磁场（μ₀Hc₂）超过9.8 T，远高于泡利极限（约6.44 T），这种异常现象可能与强关联电子或非常规超导机制有关。
图2. 两种不同超导态的电输运证据
这项研究揭示了超导能带选择性配对的新机制，加深了我们对超导材料多样性和复杂性的理解，对未来超导材料的设计和应用具有重要意义。 参与该研究的单位还包括美国国家强磁场实验室、瑞士苏黎世大学、南方科技大学和橡树岭国家实验室等。该项目得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委和北京市自然科学基金委等项目的资助。
