中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)陳仙輝院士團(tuán)隊近期在一種新型籠目結(jié)構(gòu)超導(dǎo)體中發(fā)現(xiàn)非尋常的電荷密度波與超導(dǎo)的競爭關(guān)系，為理解新奇的電荷密度波和超導(dǎo)態(tài)提供了關(guān)鍵性實驗證據(jù)。該成果日前在線發(fā)表于《自然—通訊》。

傳統(tǒng)超導(dǎo)和電荷密度波是兩種不同的電子態(tài)，均起源于電聲子耦合和費米面失穩(wěn)。在傳統(tǒng)電荷密度波和超導(dǎo)共存圖像中，進(jìn)入電荷密度波態(tài)后，由于費米面的嵌套打開能隙從而導(dǎo)致態(tài)密度的丟失，表現(xiàn)出電荷密度波與超導(dǎo)相競爭的行為。增加壓力或化學(xué)摻雜等手段可以壓制電荷密度波態(tài)，超導(dǎo)臨界轉(zhuǎn)變溫度隨著電荷密度波態(tài)壓制，會展現(xiàn)出單穹頂狀的行為。而在具有籠目結(jié)構(gòu)的化合物中，理論預(yù)言會出現(xiàn)更多新奇量子物態(tài)，包括非傳統(tǒng)超導(dǎo)態(tài)和手性密度波等。最近，一種具有94K電荷密度波轉(zhuǎn)變溫度的新型層狀籠目結(jié)構(gòu)超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)，為相關(guān)研究提供了一個理想平臺。

研究人員結(jié)合多種加壓手段，確定了這一新型籠目結(jié)構(gòu)超導(dǎo)體在高壓下的相圖，并發(fā)現(xiàn)其超導(dǎo)臨界轉(zhuǎn)變溫度隨壓力增加表現(xiàn)為雙穹頂狀的行為，而非傳統(tǒng)的單穹頂狀的行為。當(dāng)壓力在0.7~2吉帕?xí)r，樣品表現(xiàn)出反常的超導(dǎo)臨界轉(zhuǎn)變溫度壓制。當(dāng)壓力達(dá)到2吉帕后，電荷密度波被完全壓制，超導(dǎo)臨界轉(zhuǎn)變溫度最高可達(dá)8K，這也是目前具有籠目結(jié)構(gòu)材料所報道的最高超導(dǎo)臨界轉(zhuǎn)變溫度。該反常的雙穹頂狀超導(dǎo)相圖，可能由公度電荷密度波態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?span id="7b75dzn" class="keyword">近公度電荷密度波態(tài)導(dǎo)致。在近公度電荷密度波態(tài)會有電荷密度波疇壁形成，從而導(dǎo)致超導(dǎo)臨界轉(zhuǎn)變溫度的反常壓制和超導(dǎo)展寬。

研究結(jié)果表明，這種新型超導(dǎo)體中的超導(dǎo)態(tài)和電荷密度波態(tài)對壓力非常敏感，兩者具有非尋常的競爭關(guān)系，為研究非傳統(tǒng)電荷密度波機制提供了實驗線索。(桂運安)