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近日，中國科學院合肥物質科學研究院和中國科學技術大學等，在籠目超導體新奇量子態研究中取得進展。團隊以單原子雜質為局域的量子探測器，借助掃描隧道譜學手段，觀測到兩類特殊的低能準粒子態，為體系中可能存在的手性環路電流序以及自賦型拓撲超導態提供了實驗線索。釩基籠目超導體系CsV3Sb5，因奇特的子晶格對稱性及幾何阻挫效應，呈現出豐富的量子物態和演生效應。部分實驗顯示，該體系的電荷密度波態可能伴隨自發的時間反演對稱性破缺，或與學界尋找的環路電流序有關。但該電子序對應的實驗信號微弱，且對材料中的應力等外界刺激敏感，因此宏觀尺度測量結果存在爭議。同時該材料超導態的微觀機制不明確，其正常態的拓撲屬性是否可以在超導態誘導出奇異激發模式有待驗證。因此，研究單原子雜質對這些電子態的局域響應，有望從微觀層面提供關鍵信息。科研團隊利用極低溫強磁場掃描隧道顯微鏡，研究了CsV3Sb5中人為引入的磁性、非磁性雜質，以及材料固有的本征V缺位。結果顯示，磁性的Cr原子雜質附近出現明顯的近藤共振峰，CsV3Sb5中近藤共振態的空間分布打破了籠目晶格的所有面內鏡像對稱性，這種極低的空間對稱性不能簡單地用電荷密度波構型或電子向列序來解釋，卻與考慮手性環路電流序后的模型結果一致。該發現從局域磁矩與潛在環路電流序的微觀耦合出發，從對稱性角度支持環路電流序存在的觀點。在本征的弱磁性V缺位附近，團隊在超導能隙內觀測到明顯的零偏壓電導峰。該零能峰與傳統的束縛態共存，且其能量不隨空間演化。與其他電子態不同，零能態的強度隨隧穿結電阻減小而趨于飽和，表現出接近量子化電導的行為。對零能模的空間分布成像顯示，其源自于磁性雜質誘導的超導序參量的局域空間振蕩——在拓撲表面態存在的情況下，序參量相位翻轉的邊界處可出現馬約拉納零能激發模，這為理解拓撲超導中缺陷誘導的奇異激發模式提供了新視角。相關研究成果在線發表在《自然-物理學》（Nature Physics）上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院相關項目等的支持。論文鏈接（a）Cr原子附近空間對稱性完全破缺的近藤態，（b）V空位誘導的零偏壓電導峰