西湖大学，重磅Nature！

受挫晶格几何、非平凡带拓扑和相关之间的相互作用产生了笼目系统中丰富的物质量子态。该家族的一系列新成员AV₃Sb₅ (A = K, Rb或Cs)表现出一系列对称破缺转变，涉及3Q手性电荷有序，电子向列性，旋转对密度波和超导性。

但，超导序的性质，还有待解决。

在此，来自北京理工大学的王秩伟&西湖大学的吴从军和林效等研究者在本征CsV₃Sb₅薄片中发现了具有边界超电流的动态超导畴。相关论文以题为“Superconducting diode effect and interference patterns in 笼目 CsV₃Sb₅”于2024年05月15日发表在Nature上。

具有复序参数的手性超导体，会自发地破坏时间反演对称性。某些类型的手性超导体在拓扑上是非平凡的，它们的间隙函数在费米表面上表现出相缠绕。它们可以用于探索手性边缘态和Majorana零模式，并显示出容错拓扑量子计算的前景。

展示手性对对称的一个著名的例子是超流体³He-A相。在电子材料中，已经报道了TRS-破坏的证据，包括Sr₂RuO₄, UPt₃和UTe₂。然而，在超导畴边界上明确地证明手性边缘超电流(Ie)，仍然是一个悬而未决的目标。

AV₃Sb₅(A = K, Rb或Cs)表现出丰富的相图，表现出几个相互交织的顺序之间复杂的相互作用。这暗示了它是一种非常规超导体的可能性，但配对对称性仍不清楚。

累积的证据，包括核四极共振，隧道二极管振荡器，电子辐照和角分辨光发射光谱，令人惊讶地表明存在无节点，自旋单线态和几乎各向同性超导隙。从理论角度来看，文献中提出了具有全间隙复合隙函数的手性超导态。

与此相关的线索是难以捉摸的，只能从μ子自旋光谱中获得，能够探测到破碎TRS的信号。相敏探头是至关重要的，但仍然缺乏。在这里，研究者用相敏测量方法给出了CsV₃Sb₅中具有边界超电流的动态超导畴的特征。

CsV₃Sb₅具有由V₃Sb₅板和Cs层交替堆叠而成的六角形结构，其中钒离子形成笼目网(图1a)。为了测量，通过机械剥离高质量单晶的纳米薄片，制备了三个器件(D1, D2和D3)。

图1 零场超导二极管。

在此，研究者在本征CsV₃Sb₅薄片中发现了具有边界超电流的动态超导畴。在热历史调制极性的情况下，观察到无磁场超导二极管效应，表明在自发时间反演对称破缺背景下存在动态超导有序畴。在外加磁场作用下，临界电流表现出双缝超导干涉模式。

图案的特性是通过热循环调制的。这些现象是由周期调制的超电流沿一定的流态量子化约束的域边界流动的结果。该研究结果暗示了一种时间反演对称性破缺的超导秩序，为在这个有趣的拓扑笼目系统中探索奇异物理(例如Majorana零模式)开辟了可能性。

图2 在1.4 K下测量的CsV₃Sb₅片的SIPs。

图3 D1的SIPs温度演化。

图4 D2在1.9 K下测量的SIPs的热调制。

综上所述，来自SDEs和SIPs的累积证据有力地支持CsV₃Sb₅中存在具有边界超流的破TRS超导畴。然而，其配对状态的具体性质仍然是一个悬而未决的问题。

本文所采用的方法可以为检测畴边超电流提供一种简单的探针，这将有助于手性超导体的探索。然而，研究者承认控制CsV₃Sb₅超导畴结构的组织规则仍然是未知的，并且超出了研究者的实验工作范围。

全面了解整个情况需要进一步的理论努力。实验上，具有I_e的微尺寸域可以通过扫描探针成像，例如扫描SQUID或扫描NV中心，具有更高的空间分辨率。

【参考文献】

Le, T., Pan, Z., Xu, Z. et al. Superconducting diode effect and interference patterns in kagome CsV₃Sb₅. Nature (2024).

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