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受挫晶格幾何、非平凡帶拓撲和相關之間的相互作用產生了籠目系統中豐富的物質量子態。該家族的一系列新成員AV₃Sb₅ (A = K, Rb或Cs)表現出一系列對稱破缺轉變，涉及3Q手性電荷有序，電子向列性，旋轉對密度波和超導性。

但，超導序的性質，還有待解決。

在此，來自北京理工大學的王秩偉&西湖大學的吳從軍和林效等研究者在本征CsV₃Sb₅薄片中發現了具有邊界超電流的動態超導疇。相關論文以題為“Superconducting diode effect and interference patterns in 籠目 CsV₃Sb₅”于2024年05月15日發表在Nature上。

具有復序參數的手性超導體，會自發地破壞時間反演對稱性。某些類型的手性超導體在拓撲上是非平凡的，它們的間隙函數在費米表面上表現出相纏繞。它們可以用于探索手性邊緣態和Majorana零模式，并顯示出容錯拓撲量子計算的前景。

展示手性對對稱的一個著名的例子是超流體³He-A相。在電子材料中，已經報道了TRS-破壞的證據，包括Sr₂RuO₄, UPt₃和UTe₂。然而，在超導疇邊界上明確地證明手性邊緣超電流(Ie)，仍然是一個懸而未決的目標。

AV₃Sb₅(A = K, Rb或Cs)表現出豐富的相圖，表現出幾個相互交織的順序之間復雜的相互作用。這暗示了它是一種非常規超導體的可能性，但配對對稱性仍不清楚。

累積的證據，包括核四極共振，隧道二極管振蕩器，電子輻照和角分辨光發射光譜，令人驚訝地表明存在無節點，自旋單線態和幾乎各向同性超導隙。從理論角度來看，文獻中提出了具有全間隙復合隙函數的手性超導態。

與此相關的線索是難以捉摸的，只能從μ子自旋光譜中獲得，能夠探測到破碎TRS的信號。相敏探頭是至關重要的，但仍然缺乏。在這里，研究者用相敏測量方法給出了CsV₃Sb₅中具有邊界超電流的動態超導疇的特征。

CsV₃Sb₅具有由V₃Sb₅板和Cs層交替堆疊而成的六角形結構，其中釩離子形成籠目網(圖1a)。為了測量，通過機械剝離高質量單晶的納米薄片，制備了三個器件(D1, D2和D3)。

圖1 零場超導二極管。

在此，研究者在本征CsV₃Sb₅薄片中發現了具有邊界超電流的動態超導疇。在熱歷史調制極性的情況下，觀察到無磁場超導二極管效應，表明在自發時間反演對稱破缺背景下存在動態超導有序疇。在外加磁場作用下，臨界電流表現出雙縫超導干涉模式。

圖案的特性是通過熱循環調制的。這些現象是由周期調制的超電流沿一定的流態量子化約束的域邊界流動的結果。該研究結果暗示了一種時間反演對稱性破缺的超導秩序，為在這個有趣的拓撲籠目系統中探索奇異物理(例如Majorana零模式)開辟了可能性。

圖2 在1.4 K下測量的CsV₃Sb₅片的SIPs。

圖3 D1的SIPs溫度演化。

圖4 D2在1.9 K下測量的SIPs的熱調制。

綜上所述，來自SDEs和SIPs的累積證據有力地支持CsV₃Sb₅中存在具有邊界超流的破TRS超導疇。然而，其配對狀態的具體性質仍然是一個懸而未決的問題。

本文所采用的方法可以為檢測疇邊超電流提供一種簡單的探針，這將有助于手性超導體的探索。然而，研究者承認控制CsV₃Sb₅超導疇結構的組織規則仍然是未知的，并且超出了研究者的實驗工作范圍。

全面了解整個情況需要進一步的理論努力。實驗上，具有I_e的微尺寸域可以通過掃描探針成像，例如掃描SQUID或掃描NV中心，具有更高的空間分辨率。

【參考文獻】

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

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