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                北理工在准晶超导研究方面取得新进展


                  近日,沙巴体育物理学院由杨帆教授牵头的研究团队在准晶▂超导方面取得重要进展,相关论文发表在国际々顶级期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。在该论文中,北京理工◥大学为第一单位,曹业副研究员为第一作︼者,杨帆教授为通信作者。参与该论文工作的还∩有张用友副教授、刘玉波(杨帆指导的博士生)、刘铖铖教授以及南方科技大学的陈伟强教授。

                  准晶是╳一种奇特的晶体结构,有多重旋转对称性却没有平移不变性,具体→到彭罗斯准晶,它是五维立方结构向两维∏的投影,其电子结构与周期性系统有本质区别。他们的工作揭示了↙准晶系统的两个独特性质:第一、库伯对的自旋∑自由度和空间角动量解耦,这使得无论自旋「单态还是三重态的库伯㊣ 对都可以具有奇或偶的空间角动量;第二、在破坏时间反演的超导态中有体的自发超流。这两个性质均来自系统平移不变性的缺失,对准晶系统具有一般性。

                  前人的工作大部分局限于对单电子行为☉的描述,对于从微观角度研究电子的关联行为还处于空白,而他们的工作着眼于此⌒。他们从微扰论方法出发,使用费曼图技术将粒子-空穴形的激发计及在内,把周期性系统中著名的Kohn-Luttinger机制推广到了非周期性的准晶系统,构造出了二阶有效哈密顿量,并以此为基础对彭罗斯系统的超导性质进行了系统研究。借助大规模数值计算,他们得到了电子填√充-相互作用的相图,相图表明在弱相互作用下,四种拓扑超导态中的三种会出现,均具有非平庸的拓扑数。进一步计算表明,这些拓扑超导态均破坏时间反演,因此会产生自发的体超流。

                  以上研究工作得到了国家自然科学基金委、沙巴体育︾青年教师学术启动计划的支持。

                图 态空间超导序参量的模[a, b]和实空间々超导序参量[c, d]。[a, c]为单态s波,[b, d]为三重态d波。(d)中的等高图■表示序参量的模、绿色箭头表示复数序参量的幅角方向。

                  文章信息:(*为通信作者) Ye Cao, Yongyou Zhang, Yu-Bo Liu, Cheng-Cheng Liu, Wei-Qiang Chen, and Fan Yang*, Kohn-Luttinger Mechanism Driven Exotic Topological Superconductivity on the Penrose Lattice, Phys. Rev. Lett. 125, 017002 (2020).

                 

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