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                北理工在准晶超导研究方面取得新进展


                  近日,彩神lV争霸物理学院■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顶级期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。在该论文中▂,彩神lV争霸为第一单位,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々行为还处于空白,而他们的工作着眼于卐此。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Ψ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、彩神lV争霸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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