特別說明：本文由學(xué)研匯技術(shù)中心原創(chuàng)撰寫，旨在分享相關(guān)科研知識。因?qū)W識有限，難免有所疏漏和錯誤，請讀者批判性閱讀，也懇請大方之家批評指正。
原創(chuàng)丨湘湘
編輯丨Jax
【背景及挑戰(zhàn)】
在量子材料尤其是高溫超導(dǎo)體中，電子相圖都較為復(fù)雜，具有幾個不同的破對稱相。在以往，人們主要是將這些有序化趨勢理解為“競爭性有序”，因為隨著組成、壓力或磁場的變化，一個有序化通常會被另一個無序化抑制。但近年來，研究者們提出了“交織性有序”這一新的概念，主要關(guān)注了不同順序的協(xié)作特性，超導(dǎo)態(tài)與競爭電子態(tài)相互交織，進(jìn)一步形成新奇的超導(dǎo)態(tài)。在目前階段，雖然探索其他量子材料（尤其是超導(dǎo)材料）中交織性有序的基本物理性質(zhì)十分重要，但仍然較少有相關(guān)研究。最近，具有超導(dǎo)性的釩基Kagome（籠目）金屬AV3Sb5（A=K，Rb，Cs）為這一方面的研究帶來了新的希望，特別是對探索交織性有序的緣由，考慮到電子間相互作用和固有的幾何起伏都可以導(dǎo)致二維（2D）籠目網(wǎng)格中的不同電子順序。在中等壓力下（<2.2?GPa），AV3Sb5超導(dǎo)體中三Q電荷密度波（CDW）階會受到壓力的單調(diào)抑制，而超導(dǎo)性表現(xiàn)出兩個圓頂狀的行為，表明超導(dǎo)性和CDW階之間存在特殊的相互作用。在現(xiàn)有研究背景下，理解這種CDW順序及其與超導(dǎo)性的相互作用成為AV3Sb5的核心問題之一。
【最新突破】
近日，來自中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的陳仙輝院士團(tuán)隊通過利用高壓狀態(tài)下的核磁共振測試技術(shù)，在籠目超導(dǎo)體AV3Sb5中觀察到一種由壓力誘導(dǎo)的新型電荷有序態(tài)，并發(fā)現(xiàn)該電荷有序態(tài)與超導(dǎo)態(tài)之間，能夠在合適的壓力作用下展現(xiàn)出一種類似高溫超導(dǎo)體的競爭性相圖。
圖1 CsV3Sb5超導(dǎo)性和CDW態(tài)在不同壓力下的變化
【研究要點】
1)通過利用MRI技術(shù)，研究對壓力作用下的CsV3Sb5超導(dǎo)體中電荷有序態(tài)和超導(dǎo)態(tài)的作用及變化進(jìn)行了表征及分析研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)壓力高于0.58GPa時，體系中產(chǎn)生了一種新的電荷密度態(tài)，并且超導(dǎo)電性被強(qiáng)烈的限制；
2)此外，研究發(fā)現(xiàn)這一電荷密度有序態(tài)，有著單向條紋狀電荷調(diào)制的特點，與競爭性電子序-電荷條紋序相似，當(dāng)繼續(xù)增加壓力時，電荷密度有序態(tài)會進(jìn)一步被壓制，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度隨之不斷提高，因而表明在該實驗條件下，超導(dǎo)性與新生的電荷有序態(tài)存在較強(qiáng)的競爭關(guān)系；
3) 該研究進(jìn)一步通過自旋-晶格弛豫率的測定，發(fā)現(xiàn)當(dāng)新生有序態(tài)被完全抑制時，整個體系會在低溫下發(fā)生強(qiáng)烈的電荷漲落現(xiàn)象，結(jié)果證實，籠目超導(dǎo)體中有明顯的電子關(guān)聯(lián)效應(yīng)存在，其來源主要是晶格內(nèi)電子間非局域的相互作用。
圖2 核自旋晶格弛豫引起的多重CDW躍遷和持續(xù)電荷波動
參考資料：
Zheng, L., Wu, Z., Yang, Y. et al. Emergent charge order in pressurized kagome superconductor CsV3Sb5. Nature 611, 682–687 (2022).
DOI: 10.1038/s41586-022-05351-3
https://doi.org/10.1038/s41586-022-05351-3
