近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等，在籠目超導(dǎo)體新奇量子態(tài)研究中取得進(jìn)展。團(tuán)隊以單原子雜質(zhì)為局域的量子探測器，借助掃描隧道譜學(xué)手段，觀測到兩類特殊的低能準(zhǔn)粒子態(tài)，為體系中可能存在的手性環(huán)路電流序以及自賦型拓?fù)涑瑢?dǎo)態(tài)提供了實驗線索。

　　釩基籠目超導(dǎo)體系CsV3Sb5，因奇特的子晶格對稱性及幾何阻挫效應(yīng)，呈現(xiàn)出豐富的量子物態(tài)和演生效應(yīng)。部分實驗顯示，該體系的電荷密度波態(tài)可能伴隨自發(fā)的時間反演對稱性破缺，或與學(xué)界尋找的環(huán)路電流序有關(guān)。但該電子序?qū)?yīng)的實驗信號微弱，且對材料中的應(yīng)力等外界刺激敏感，因此宏觀尺度測量結(jié)果存在爭議。同時該材料超導(dǎo)態(tài)的微觀機制不明確，其正常態(tài)的拓?fù)鋵傩允欠窨梢栽诔瑢?dǎo)態(tài)誘導(dǎo)出奇異激發(fā)模式有待驗證。因此，研究單原子雜質(zhì)對這些電子態(tài)的局域響應(yīng)，有望從微觀層面提供關(guān)鍵信息。

　　科研團(tuán)隊利用極低溫強磁場掃描隧道顯微鏡，研究了CsV3Sb5中人為引入的磁性、非磁性雜質(zhì)，以及材料固有的本征V缺位。結(jié)果顯示，磁性的Cr原子雜質(zhì)附近出現(xiàn)明顯的近藤共振峰，CsV3Sb5中近藤共振態(tài)的空間分布打破了籠目晶格的所有面內(nèi)鏡像對稱性，這種極低的空間對稱性不能簡單地用電荷密度波構(gòu)型或電子向列序來解釋，卻與考慮手性環(huán)路電流序后的模型結(jié)果一致。該發(fā)現(xiàn)從局域磁矩與潛在環(huán)路電流序的微觀耦合出發(fā)，從對稱性角度支持環(huán)路電流序存在的觀點。

　　在本征的弱磁性V缺位附近，團(tuán)隊在超導(dǎo)能隙內(nèi)觀測到明顯的零偏壓電導(dǎo)峰。該零能峰與傳統(tǒng)的束縛態(tài)共存，且其能量不隨空間演化。與其他電子態(tài)不同，零能態(tài)的強度隨隧穿結(jié)電阻減小而趨于飽和，表現(xiàn)出接近量子化電導(dǎo)的行為。對零能模的空間分布成像顯示，其源自于磁性雜質(zhì)誘導(dǎo)的超導(dǎo)序參量的局域空間振蕩——在拓?fù)浔砻鎽B(tài)存在的情況下，序參量相位翻轉(zhuǎn)的邊界處可出現(xiàn)馬約拉納零能激發(fā)模，這為理解拓?fù)涑瑢?dǎo)中缺陷誘導(dǎo)的奇異激發(fā)模式提供了新視角。

　　相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《自然-物理學(xué)》（Nature Physics）上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院相關(guān)項目等的支持。

（a）Cr原子附近空間對稱性完全破缺的近藤態(tài)，（b）V空位誘導(dǎo)的零偏壓電導(dǎo)峰