近日，东南大学物理学院苗霖教授课题组在反常超导物理方面取得进展，相关研究成果以“Low energy band structure and symmetries of UTe2 from angle-resolved photoemission spectroscopy”为题发表在物理学领域知名刊物Physical Review Letters上。
超导体的探索研究一直以来都是凝聚态物理学的前沿和热点。电流在超导体内以无耗散的方式传输，可以提供能源无损耗输运，超强磁场等先进技术。近期，拓扑量子物理的理论发展提出了一类新的超导体——拓扑超导体。拓扑超导体具有拓扑非平庸的超导序参量，可以实现基于非阿贝尔统计的拓扑量子计算。因此寻找新型的拓扑超导体，并理解它的超导机理也就成为领域内的重要课题。
2019年，美国国家标准技术研究所的N. Butch研究员和S. Ran博士发现了二碲化铀(UTe2)具有反常的超导性质(Science 365, 684 (2019))：在超导态下，有大约一半的电子没有形成超导库珀对。一般基于自旋单重态常规超导很容易被磁场破坏，而UTe2的超导不但难以被磁场破坏，反而会在强磁场下产生新的超导物相 (Nat. Phys.15, 1211 (2019))。种种的实验现象和理论推测它是一种反常的自旋三重态超导体，并可能是一种拓扑超导体。该材料的特殊超导性质引领了大量的后续研究，真正理解该体系的物理性质和超导配对机制需要明确该体系的低能电子结构。然而，虽然美国，日本和中科院等众多研究组对该材料的电子结构做了理论预测，但是没有任何的实验报道出该体系的电子能带结构。
近期东南大学物理学院苗霖教授和美国纽约大学，劳伦斯伯克利国家实验室等机构合作，利用角分辨光电子能谱，成功地解析了该材料的低能电子结构。实验发现该材料的费米面主要由铀的6d轨道电子和碲的5p轨道电子的一维链能带结构组成，该发现和理论计算结果高度一致。同时，实验还发现出一组理论未能预测的重费米子能带，该能带与UTe2超导的配对机理具有高度相关性。该实验成果为研究UTe2的超导机理和超导性质具有非常重要的意义。同时，Phys. Rev. Lett.审稿人以“该论文为理解反常超导的目标迈下了及时而重要的一步(This paper represents an important step towards this goal, in a timely manner.)”对该成果做出了高度的评价。
东南大学物理学院苗霖教授为该论文成果的第一作者，通讯作者包括纽约大学 L.A.Wray教授和劳伦斯伯克利国家实验室的J.Denlinger研究员。美国罗格斯大学的G. Kotliar教授提供了理论计算支持；美国国家技术标准研究所的N. Butch研究员和S. Ran博士提供了样品支持。
论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.076401