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原创丨湘湘

编辑丨Jax

【背景及挑战】

在量子材料尤其是高温超导体中，电子相图都较为复杂，具有几个不同的破对称相。在以往，人们主要是将这些有序化趋势理解为“竞争性有序”，因为随着组成、压力或磁场的变化，一个有序化通常会被另一个无序化抑制。但近年来，研究者们提出了“交织性有序”这一新的概念，主要关注了不同顺序的协作特性，超导态与竞争电子态相互交织，进一步形成新奇的超导态。在目前阶段，虽然探索其他量子材料（尤其是超导材料）中交织性有序的基本物理性质十分重要，但仍然较少有相关研究。最近，具有超导性的钒基Kagome（笼目）金属AV₃Sb₅（A=K，Rb，Cs）为这一方面的研究带来了新的希望，特别是对探索交织性有序的缘由，考虑到电子间相互作用和固有的几何起伏都可以导致二维（2D）笼目网格中的不同电子顺序。在中等压力下（<2.2 GPa），AV₃Sb₅超导体中三Q电荷密度波（CDW）阶会受到压力的单调抑制，而超导性表现出两个圆顶状的行为，表明超导性和CDW阶之间存在特殊的相互作用。在现有研究背景下，理解这种CDW顺序及其与超导性的相互作用成为AV₃Sb₅的核心问题之一。

【最新突破】

近日，来自中国科学技术大学的陈仙辉院士团队通过利用高压状态下的核磁共振测试技术，在笼目超导体AV₃Sb₅中观察到一种由压力诱导的新型电荷有序态，并发现该电荷有序态与超导态之间，能够在合适的压力作用下展现出一种类似高温超导体的竞争性相图。

图1 CsV₃Sb₅超导性和CDW态在不同压力下的变化

【研究要点】

1)通过利用MRI技术，研究对压力作用下的CsV₃Sb₅超导体中电荷有序态和超导态的作用及变化进行了表征及分析研究，结果发现，当压力高于0.58GPa时，体系中产生了一种新的电荷密度态，并且超导电性被强烈的限制；

2)此外，研究发现这一电荷密度有序态，有着单向条纹状电荷调制的特点，与竞争性电子序-电荷条纹序相似，当继续增加压力时，电荷密度有序态会进一步被压制，超导转变温度随之不断提高，因而表明在该实验条件下，超导性与新生的电荷有序态存在较强的竞争关系；

3) 该研究进一步通过自旋-晶格弛豫率的测定，发现当新生有序态被完全抑制时，整个体系会在低温下发生强烈的电荷涨落现象，结果证实，笼目超导体中有明显的电子关联效应存在，其来源主要是晶格内电子间非局域的相互作用。

图2 核自旋晶格弛豫引起的多重CDW跃迁和持续电荷波动

参考资料：

Zheng, L., Wu, Z., Yang, Y. et al. Emergent charge order in pressurized kagome superconductor CsV3Sb5. Nature 611, 682–687 (2022).

DOI: 10.1038/s41586-022-05351-3

https://doi.org/10.1038/s41586-022-05351-3