非常规超导是凝聚态物理中的重要前沿领域，揭示超导配对对称性及其配对机理一直是最具挑战性的课题之一。由于笼目晶格的独特几何特征以及与之伴随的新颖电子特性，最近发现的笼目超导体受到了广泛关注。实验上发现笼目超导体AV₃Sb₅(A=K,Rb,Cs)展现出了丰富的关联物理现象，例如可能的非常规超导、新奇的电荷密度波态、反常霍尔效应和向列序等。其中，超导配对虽然得到了大量研究，但是其超导能隙是否存在节点还存在争议。

最近，理论物理所吴贤新副研究员与东京大学钟益桂博士、Kozo Okazaki教授，北京理工大学物理学院施训教授、王秩伟研究员，南方科技大学殷嘉鑫教授和瑞士保罗谢勒研究所Zurab Guguchia教授实验团队等合作，研究了对CsV₃Sb₅系列超导体的极低温超导能隙，首次直接揭示了其中无节点的超导能隙。进一步地，研究人员通过细致的化学替换精确调控超导态和电荷密度波态。通过对相图中有无电荷密度波序的区域进行比对研究，发现超导能隙均显示为无节点和各向同性。同时，在电荷密度波态被抑制后，缪子散射实验发现该超导态破坏时间反演对称性。这些实验证据表明笼目超导体可能具有破坏时间反演的s+is或者d+id配对。其中，手性的d波配对在先前关于笼目晶格理论研究[1-3]和吴贤新副研究员前期的理论工作[4]中已经被提出。这些实验结果澄清了关于笼目超导体超导能隙是否有节点的争议，为进一步敲定其配对对称性和揭示其配对机理打下了坚实的基础。

该研究工作发表在Nature 617, 488 (2023)。钟益桂博士、北京理工大学刘锦锦和吴贤新副研究员为共同第一作者，施训教授、王秩伟研究员和Kozo Okazaki教授为通讯作者。吴贤新副研究提供了理论计算和分析，是理论部分主要贡献人。该项工作的其他合作者还包括北京理工大学物理学院姚裕贵教授、中国科学院物理研究所胡江平研究员以及中国科学院大学卡弗里理论科学研究所韩兴龙博士等。

图1. CsV₃Sb₅体系中稳健的无节点超导配对。a,b 超导能隙在动量空间的示意图。c. 化学掺杂的相图。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-05907-x

参考文献：

[1] S.-L. Yu and J.-X. Li, Chiral superconducting phase and chiral spin-density-wave phase in a Hubbard model on the kagome lattice, Phys. Rev. B 85, 144402 (2012).

[2] W.-S. Wang, Z.-Z. Li, Y.-Y. Xiang, and Q.-H. Wang, Competing electronic orders on kagome lattices at van Hove filling, Phys. Rev. B 87, 115135 (2013).

[3] M. L. Kiesel, C. Platt, and R. Thomale, Unconventional Fermi Surface Instabilities in the Kagome Hubbard Model, Phys. Rev. Lett. 110, 126405 (2013).

[4] X. Wu, T. Schwemmer, T. Müller, A. Consiglio, G. Sangiovanni, D. Di Sante, Y. Iqbal, W. Hanke, A. P. Schnyder, M. Denner, M. H. Fischer, T. Neupert, R. Thomale, Nature of Unconventional Pairing in the Kagome Superconductors AV₃Sb₅(A=K,Rb,Cs), Phys. Rev. Lett. 127, 177001 (2021).