铁基高温超导材料中新型拓扑边界态首次发现

来源：科技日报  发布时间：2016年07月06日

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　科技日报讯 （记者吴长锋）中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室王征飞教授与美国犹他大学刘锋教授，清华大学薛其坤院士、马旭村研究员，中科院物理所周兴江研究员合作，首次发现了铁基高温超导材料中的一种新型一维拓扑边界态，该成果于7月4日在线发表于《自然—材料》。

超导材料与拓扑材料是近年来凝聚态物理研究的两大热点。理论物理学家曾预言，拓扑超导材料在磁场下的涡旋中心会产生马约拉纳费米子。由于马约拉纳费米子的反粒子就是它本身，不易被传统的电磁或物理干扰破坏，可以被用于定义量子计算中的量子比特，有助于解决传统量子比特的退相干问题，提高其存活时间。量子计算相比经典计算的优势在于量子力学的叠加原理，可以实现经典计算的并行处理。

自然界中至今还没有发现拓扑超导材料，如何设计寻找拓扑超导材料已成为研究人员关注的一个焦点。为实现单一材料高温拓扑超导体，研究人员以FeSe/SrTiO3这种新型高温超导材料为研究对象，结合理论计算、扫描隧道显微镜和角分辨光电子能谱，系统地研究了其反铁磁电子构型，并在实空间观测到自旋—轨道耦合所打开的拓扑能隙中一种新型一维拓扑边界态的存在。

该研究工作揭示了FeSe/SrTiO3中同时存在的超导与拓扑两种特性，因此通过电子和空穴掺杂可以进一步调节超导和拓扑能隙的位置，这就为探索单一材料高温拓扑超导体和马约拉纳费米子开辟了新的研究途径。同时该工作也有助于进一步理解FeSe/SrTiO3的高温超导机制，对于推动铁基高温超导材料的机理研究具有重要意义。