北京时间2024年5月15日23点，西湖大学林效团队与西湖大学吴从军团队、北京理工大学王秩伟团队合作，在《自然》上在线发表了题为“Superconducting diode effect and interference patterns in Kagome CsV3Sb5”的科研论文。该研究首次报道了单一超导器件、CsV3Sb5材料（铯钒锑，以下缩略为CVS）中存在的零磁场超导二极管效应和磁通量子化形成的超导干涉图案，揭示了CVS材料存在时间反演对称性破缺、超导畴，以及可能的环路超流。

通俗来说，中国科学家首次揭示了超导材料CVS此前从未被发现的一些特质，为未来笼目超导材料和超导量子电子学的研究提供了重要的实验证据和实验方向。

竹编是中国历史悠久的非遗手工艺技术之一，其中由正六边形和三角形交替组成的六角眼，是最常见的纹样，它有一个别称：笼目。该项研究中，林效实验室关注的CsV3Sb5，就是一类热门的笼目超导材料，有着许多新颖的物理性质。它的“结构”（即原子的排布）具有笼目的周期性，且存在超导电性。这种材料晶体构型新颖独特、电子结构丰富多彩、电子序奇异有趣，拥有许多独特的物理性质，近年来，一直是超导体领域的焦点。

图1. a. 我国传统竹编工艺中常见的笼目结构；b. 量子材料中晶格的笼目结构。此前，科学界已验证在超导体中，在满足特定温度、磁场的情况下（即低于超导转变温度TC及低于临界磁场强度HC），电流可以“无阻力”地流动。这种“好用”的电流叫做超导电流，可以被用于高效率的电力传输、高灵敏的传感及快速的逻辑器件。超导电流一般都是对称、可逆的；简单理解，想象它是一条河流，可以顺着流，也可以逆着流。在此次研究中，林效团队验证，在零磁场环境中，CVS自身产生能超导二极管效应，并一定程度证明了CVS在超导态的时间反演对称性破缺。这为更好地控制超导体电流提供了有效思路。

此外，团队在实验中意外观测到超导临界电流随磁场变化的周期性振荡图案，从而揭露了CVS此前未曾露面的另一种性质。林效团队证实，CVS内部还存在着超流形成的环路（材料内部有一个环形的“电流”）。在初步获得超导二极管实验证据后，林效团队立即与西湖大学理论物理讲席教授吴从军团队达成合作，吴从军团队开始构建CVS中涉及超导二极管的理论模型。在超导二极管方向，吴从军正是早期的理论探索者之一。吴从军团队基于已有的实验结果迅速构建了超导畴中形成超导环路的理论模型，给出的理论计算与实验结果定性上符合，初步提供了理论的图像。

来源: 潮新闻

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