第141次-- 科学与技术前沿论坛

主题报告

铁基超导体：一个新的马约拉纳平台
丁洪教授上海交通大学李政道研究所

固体材料和器件中的马约拉纳零能模因具有潜在的量子计算应用前景而引起了人们的巨大兴趣，过去的十年见证了寻找马约拉纳零能模的快速进展和重大挫折。最近铁基超导体因其具有相对高温和高纯度正在成为一种新的充满希望的马约拉纳平台。在这个报告中我将介绍促成“铁马平台”的系列发现。我们在Fe(Te, Se)中利用角分辨光电子能谱观察到超导拓扑表面态，并利用扫描隧道显微镜在该材料的磁通涡旋中观察到较纯的马约拉纳零能模。我们观察到涡旋束缚态的半整数能级嬗移和近量子化的电导平台两个马约拉纳零能模的特征性质。我们还发现大多数铁基超导体都具有相似的拓扑能带。最后我将介绍压力可以作为一个很好调控铁基超导体中的马约拉纳零能模手段。铁基超导体中固有的拓扑性质和涡旋中分立束缚态的大能隙（并且这些都可以被压力调控）为马约拉纳零能模的确认提供了令人信服的证据。
超导体非平衡态太赫兹光谱探测
王楠林教授北京大学物理学院量子材料科学中心

超短激光脉冲和伴随发展的非平衡态光谱技术成为调控和探测量子材料物性的重要实验手段。在超导领域，该方面的发展推动和产生了两个令人关注的新兴研究前沿，即光诱导的可能的“瞬态高温超导”和超导体中Higgs集体激发模的探测。本报告将结合我们研究组开展的工作介绍“瞬态高温超导”的现状和挑战性问题。我们利用自主建设的近红外到中红外波段能量可调的强场脉冲激光泵浦-太赫兹探测实验系统，系统地研究了欠掺杂YBCO、LBCO等铜氧化物高温超导体非平衡态光学响应，我们将讨论（1）实验所观察的现象是否可唯一解释为“瞬态超导”；（2）是否一定要求声子能量共振的激发才能观察到相同现象。结合最近开展的ab平面和c轴两个方向瞬态太赫兹响应，我们认为当前结果并不支持光诱导的“瞬态高温超导”。
Recent development in spin superconductor
谢心澄中国科学院院士北京大学

We propose the concept of the spin superconductor (SSC), a counterpart to the charge superconductor. We carry out theoretical study to show the existence of a spin superconductor in a ferromagnetic graphene, in which the spin-polarized electron-hole excitons play the roles of the 'Cooper' pairs. We present a BCS-type theory and the Laudau-Ginzburg theory for the SSC. With the "London-type equations" of the super-spin-current density, we show the existence of an electric "Meissner effect" against a spatial varying electric field. We further study an SSC/normal conductor/SSC junction and predict a spin-current Josephson effect. Recent experimental results showing the possible sign of a spin superconductor will also be reported.
二维/界面探索室温超导
薛其坤中国科学院院士南方科技大学
从铜氧化物和铁基超导体的异同点浅谈高温超导体探索
闻海虎教授南京大学

常压下的高温超导，甚至室温超导是人类梦寐以求的科学目标。我将从铜氧化物和铁基超导体的共性和差异来浅谈一下高温超导探索问题。首先，铜氧化物和铁基超导都是基于外层具有3d轨道电子的过渡金属，其电子行为表现出局域和巡游的二重性；前者往往导致磁矩和磁相互作用的产生，后者在费米能处形成有效态密度。基于这种图像，这些材料的母体一般都具有低磁矩反铁磁相，依赖强关联效应的强弱，会出现出不同的相图和费米面形态。其超导配对可能主要是磁相互作用产生1，往往会导致强配对和低超流密度的结果。因此局域短程配对2和较低的相位刚度是其特色。铁基超导体中的强耦合配对势3 和浅带效应4就充分反映了这种特性。在这种强关联图像下，电子的准粒子属性在多大程度上得已保持仍然值得探究，但是声子和电-声相互作用又是绕不开的因素，有证据表明会帮助提高电子的配对势5。因此在关联渡金属材料中寻找低磁矩反铁磁性和巡游性达到合适平衡的化合物也许是获得常压下高温超导的必要条件。References1. Zhenyu Wang, et al. Nature Physics 9, 42(2013).2. Huazhou Li, et al., npj Quantum Materials 8, 18 (2023). Comment by Jan Zaanen npj Quantum Materials 8, 26 (2023).3. Zengyi Du, et al., Nat. Commun. 7, 10565 (2016).4. Mingyang Chen, et al., Nat. Commun. 9, 970 (2018).5. Yuanhe Song et al. Nat. Commun. 12, 5926 (2021).

第141次：室温超导