每日精选：在可果薇金属中发现的非常规超导性

Paul Scherrer研究所PSI使用先进的μ介子自旋光谱的物理学家发现了他们最近在可果美金属方面的突破与非常规超导性之间缺失的联系。该团队发现了一种可以通过压力调节的非常规超导性，为工程量子材料提供了令人兴奋的潜力。

一年前，由PSI领导的一组物理学家在戈薇金属中发现了不寻常的集体电子行为的证据，称为时间反转对称性破坏电荷阶 - 这一发现发表在《自然》杂志上。

尽管这种类型的行为可以暗示非常规超导性的高度理想特性，但缺乏材料表现出非常规超导性的实际证据。现在，在《自然通讯》上发表的一项新研究中，研究小组提供了关键证据，证明他们观察到的不寻常的电荷顺序与非常规超导性之间存在联系。

【资料图】

所讨论的材料是由钾、钒和锑(KV3某人5).在这里，原子排列在角共享三角形的二维晶格中;与传统的 “戈薇 ”篮子的图案相同。正是这种错综复杂的原子排列产生了奇特和追捧的量子现象。

“许多人对诸如此类的戈薇金属做出了有趣的理论预测，但以前很难通过实验证明它们。但现在我们有平台通过实验实现这种奇异的物理学，“领导该团队的PSIμ介子自旋光谱实验室的Zurab Guguchia说。

非常规电荷顺序，非常规超导?

当电子配对成所谓的库珀对时，材料超导，使电流能够在没有阻力的情况动。在非常规超导体中，与传统超导体中的传统电子对相比，电子以任何不寻常的构象配对。

“我们知道KV3某人5是超导。我们的问题是，这种超导性的本质是什么：它是像电荷顺序那样是非常规的，还是完全没有联系的?“Guguchia解释说。

μ介子自旋光谱揭示了潜在的机制是相同的

为了回答这个问题，该团队再次转向PSI先进的μ介子自旋光谱设施，该设施使用植入材料的自旋极化μ介子来测量局部磁性。在这里，他们探测了KV3某人5还有另一种类似的戈薇金属，RbV3某人5，其中钾原子被铷取代。

第一步是确认铷戈薇金属表现出与其钾兄弟相同的不寻常电荷顺序。确实如此。如检测到的 KV3某人5，也在 RbV 中3某人5他们发现了打破所谓时间反转对称性的电荷顺序(一种对称性，意味着无论你看一个系统在时间上前进还是向后，物理定律都是相同的)。

然后，研究人员可以研究负责两种材料中超导性的电子对的性质。他们发现了一种打破时间反转对称性的超导配对状态，自然地将其与他们之前发现的打破电荷顺序的时间反转对称性联系起来。这表明，支撑非常规电荷顺序的相同微观机制也可能是非常规超导性的原因。

这是一个惊喜：在这两种材料中，非常规超导性的温度远低于电荷排序开始的温度。“这正是因为两个过程都在竞争相同的电子。因此，如果我们削弱电荷排序，我们可以推动系统走向最佳的非常规超导性，“Guguchia解释说。

施加压力让超导性占主导地位

做出这一发现的关键是压力实验，这使得团队能够研究电荷顺序和非常规超导性之间的相互作用。通过施加压力，该团队可以将材料推入非常规超导性占主导地位的状态。此外，他们发现压力还会引起超导微观特性的变化，将其从低压下的所谓“节点”超导间隙结构推向高压下的“无节点”。

调节超导性及其微观特性的能力是工程量子材料非常理想的特性。对于像这些可果薇金属这样的层状材料来说尤其如此，在未来，这些层可以组合在一起，创造出具有设计量子特征的异质结构。“因此，特别是现在我们证明非常规超导性很容易通过静水压力进行调整，有很大的潜力，”Guguchia说。

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