中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實驗室王征飛教授與美國猶他大學(xué)劉鋒教授，清華大學(xué)薛其坤院士、馬旭村研究員，中科院物理所周興江研究員合作，首次發(fā)現(xiàn)了鐵基高溫超導(dǎo)材料中的一種新型一維拓撲邊界態(tài)，該成果于7月4日在線發(fā)表于《自然—材料》。

    超導(dǎo)材料與拓撲材料是近年來凝聚態(tài)物理研究的兩大熱點。理論物理學(xué)家曾預(yù)言，拓撲超導(dǎo)材料在磁場下的渦旋中心會產(chǎn)生馬約拉納費米子。由于馬約拉納費米子的反粒子就是它本身，不易被傳統(tǒng)的電磁或物理干擾破壞，可以被用于定義量子計算中的量子比特，有助于解決傳統(tǒng)量子比特的退相干問題，提高其存活時間。量子計算相比經(jīng)典計算的優(yōu)勢在于量子力學(xué)的疊加原理，可以實現(xiàn)經(jīng)典計算的并行處理。

    自然界中至今還沒有發(fā)現(xiàn)拓撲超導(dǎo)材料，如何設(shè)計尋找拓撲超導(dǎo)材料已成為研究人員關(guān)注的一個焦點。為實現(xiàn)單一材料高溫拓撲超導(dǎo)體，研究人員以FeSe/SrTiO3這種新型高溫超導(dǎo)材料為研究對象，結(jié)合理論計算、掃描隧道顯微鏡和角分辨光電子能譜，系統(tǒng)地研究了其反鐵磁電子構(gòu)型，并在實空間觀測到自旋—軌道耦合所打開的拓撲能隙中一種新型一維拓撲邊界態(tài)的存在。

    該研究工作揭示了FeSe/SrTiO3中同時存在的超導(dǎo)與拓撲兩種特性，因此通過電子和空穴摻雜可以進一步調(diào)節(jié)超導(dǎo)和拓撲能隙的位置，這就為探索單一材料高溫拓撲超導(dǎo)體和馬約拉納費米子開辟了新的研究途徑。同時該工作也有助于進一步理解FeSe/SrTiO3的高溫超導(dǎo)機制，對于推動鐵基高溫超導(dǎo)材料的機理研究具有重要意義。