【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】拓?fù)淞孔佑嬎憧捎行У挚闺s質(zhì)、相互作用等的擾動，從而解決量子退相干與糾錯的問題，實現(xiàn)容錯量子計算。本征拓?fù)涑瑢?dǎo)材料的超導(dǎo)態(tài)具有非常規(guī)的超導(dǎo)能隙結(jié)構(gòu)，在晶體材料的自然邊界可產(chǎn)生馬約拉納零能模式，是實現(xiàn)拓?fù)淞孔佑嬎愕闹饕桨钢?。相比其他方案，該方案從原理上可回避諸如兩種材料的晶格不匹配對拓?fù)浔Ｗo(hù)的影響以及磁場/磁性雜質(zhì)引入的其他低能態(tài)等問題，是當(dāng)前凝聚態(tài)物理研究的前沿方向。然而，由于馬約拉納費米子的自反性的限制，目前只有少數(shù)具有奇宇稱配對態(tài)的材料被認(rèn)定為拓?fù)涑瑢?dǎo)體候選材料。注冊儀表網(wǎng)，馬上發(fā)布/獲取信息
 

　　非中心對稱超導(dǎo)體由于空間反演對稱破缺，非對稱的晶體勢場會產(chǎn)生反對稱的自旋-軌道耦合，致使自旋簡并的能級劈裂成兩條自旋取向相反的能帶。這時超導(dǎo)配對波函數(shù)可以是偶宇稱和奇宇稱的疊加，導(dǎo)致非常獨特的超導(dǎo)現(xiàn)象。有理論研究推斷，在具有超導(dǎo)電性的half-Heusler合金材料中，有望實現(xiàn)拓?fù)涑瑢?dǎo)。其中，YPtBi備受關(guān)注。μSR等測量表明YPtBi超導(dǎo)能隙存在節(jié)點，因而YPtBi可能具有非常規(guī)的超導(dǎo)電性。此外，能帶反轉(zhuǎn)使費米面附近的電子具有j=3/2的總角動量，可能使形成庫珀對的電子具有超越自旋三重態(tài)的自旋五重或七重態(tài)配對模式。理論提出了多種可能的配對形式，例如單態(tài)+七重態(tài)配對、單態(tài)+五重態(tài)配對等。而由于YPtBi超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度和載流子濃度均很低，實驗具有較大挑戰(zhàn)，一直缺乏對YPtBi超導(dǎo)態(tài)的微觀實驗表征。
 

　　近期，中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心HX-02組的特聘研究員周睿指導(dǎo)博士研究生周藝舟，并與物理所研究員王文洪團(tuán)隊、上?？萍即髮W(xué)教授郭艷峰團(tuán)隊合作，在高質(zhì)量YPtBi單晶樣品上開展了核磁共振(NMR)實驗。實驗克服了弱場下核磁共振測量信號小的困難，使用極低溫與極低頻NMR技術(shù)，借助195Pt核對YPtBi的正常態(tài)和超導(dǎo)態(tài)性質(zhì)開展了全面研究。在正常態(tài)，實驗發(fā)現(xiàn)YPtBi自旋晶格弛豫率1/T1T出現(xiàn)了隨溫度下降而顯著增大的行為。由于195Pt的核自旋I=1/2，不存在電四極矩，因此無法感知電荷或軌道漲落，表明在YPtBi中存在反鐵磁自旋漲落。進(jìn)入到超導(dǎo)態(tài)后，1/T1在Tc之下沒有出現(xiàn)Hebel-Slichter相干峰，并隨著溫度降低，出現(xiàn)了T3的溫度依賴關(guān)系，表明超導(dǎo)態(tài)不同于常規(guī)的BCS超導(dǎo)體。同時，實驗觀察到，在進(jìn)入超導(dǎo)態(tài)后NMR譜發(fā)生了明顯移動，表明自旋磁化率在進(jìn)入超導(dǎo)態(tài)后出現(xiàn)了下降?？蒲腥藛T在通過高壓核磁共振實驗測量得到軌道磁化率對奈特位移的貢獻(xiàn)后發(fā)現(xiàn)自旋磁化率在零溫極限下依然是有限值。對于偶宇稱超導(dǎo)體，各個晶體方向的自旋磁化率都應(yīng)在零溫時趨近0；而對于奇宇稱超導(dǎo)體，庫伯對則會貢獻(xiàn)自旋磁化率。因此，當(dāng)超導(dǎo)配對波函數(shù)出現(xiàn)偶宇稱和奇宇稱的疊加時，自旋磁化率并不會下降到0(零溫極限下)。實驗結(jié)果表明，YPtBi的超導(dǎo)配對波函數(shù)有偶宇稱和奇宇稱的疊加，并通過對1/T1的多能隙擬合，最終得到Y(jié)PtBi的能隙配對對稱性可能是s+p或d+p。而考慮到正常態(tài)出現(xiàn)了反鐵磁漲落，結(jié)果表明d+p的能隙配對對稱性與反鐵磁電子關(guān)聯(lián)的出現(xiàn)更自洽。
 

　　該研究為相關(guān)材料的理論模型建立提供了重要信息。Half-Heuslar合金超導(dǎo)材料為研究非常規(guī)超導(dǎo)、拓?fù)淠軒ЫY(jié)構(gòu)和電子關(guān)聯(lián)之間的關(guān)系提供了平臺，值得對這一類材料中的超導(dǎo)電性做更深入的研究。相關(guān)研究成果以Antiferromagnetic Spin Fluctuations and Unconventional Superconductivity in Topological Superconductor Candidate YPtBi Revealed by 195Pt-NMR為題，發(fā)表在《物理評論快報》(Physics Review Letters)上，并被選為Editors' Suggestion?！段锢碓u論快報》Synopsis欄目發(fā)表了題為Unconventional Spin States in YPtBi的專題科普報道。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、科學(xué)技術(shù)部、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(B類)等的支持。