近期,Nature杂志邀请中国科学院物理研究所陈辉副研究员和⾼鸿钧研究员撰写⽂章,对⽬前受到⼴泛关注的超导中的配对密度波研究进⾏评述,⽂章题为“Widespread pair density waves spark superconductor search(⼴泛关注的配对密度波引发超导研究热潮)”,该⽂于近⽇发表在Nature 的《新闻-观点》(News & Views)栏⽬上(Nature 618, 910-912(2023))。
超导是电⼦在微观世界⾥两两配对组成库珀对后集体凝聚形成的宏观量⼦态。在传统的超导体内部,库珀对的两个电⼦有着相反的动量。因此,库珀对本身总动量为零,在超导体内均匀分布,不会在平衡态中呈现波动特性。在没有磁场的情况下,动量不为零的库珀对形成的超导态被称为配对密度波(Pair Density Wave)。配对密度波的形成很可能反映体系内部的电⼦关联特性。
理论上,配对密度波预⾔可以在电⼦关联很强的⾮常规超导体中出现;实验上,经过⼆⼗多年的努⼒,在强关联的铜基⾼温超导体中已经寻找到了配对密度波存在的证据。近⼏年,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中⼼⾼鸿钧院⼠研究团队开展了超导前沿探索研究。
在他的带领下,陈辉副研究员和杨海涛研究员等与美国Ziqiang Wang(汪⾃强)教授等合作,⾸次在新型层状笼⽬超导体CsV3Sb5中观测到了旋⼦配对密度波。该⼯作受到国际超导研究领域的⼴泛关注和⾼度重视,并掀起了配对密度波研究的浪潮。总⾔,⽬前的研究进展表明配对密度波⼏乎在不同的⾮常规超导体系中普遍存在。
这些进展对后续深⼊研究并理解⾮常规超导体中的超导特性、电⼦关联以及多种交缠序之间的关系奠定了坚实的基础。特别值得指出的是,在国际上超导领域这⼀波研究配对密度波的浪潮中,中国科学院物理研究所及其合作者的突破性⼯作引领了该⽅向的发展。