科研快讯 | 局域非中心对称超导体的设计与合成

 近日，浙江大学基础交叉研究院交叉原创板块成员、物理学院曹光旱教授团队在JACS发表题为“Superconductivity in the Locally Noncentrosymmetric Th₂Mo₂Rh₂Si₄C _{by Rational Design”的研究论文。}

 在（局域）非中心对称超导体中，中心反演对称性的缺失会引入反对称自旋-轨道耦合效应，从而催生诸多新奇量子现象，例如自旋单重态-三重态混合配对、拓扑超导以及超导二极管效应等。然而长期以来，此类材料的获得往往依赖偶然发现或复杂的人工制备手段，极大限制了材料体系的多样性及其物性的系统研究。

 研究团队基于此前提出的“块层”模型并结合对“22241”结构家族的系统研究，提出了一种将局域非中心对称（LNC）块层与超导活性层交替堆叠得到LNC超导体的结构设计策略。在实验上，团队通过电弧熔融法成功合成了首个22241*结构化合物Th₂Mo₂Rh₂Si₄C。物性测量表明，Th₂Mo₂Rh₂Si₄C具有体超导电性，并在保持其构成单元ThMo₂Si₂C的超导转变温度（T_c ~ 2.1 K）的同时，其上临界场µ₀H_c2(0) 可达1.39 T，相较ThMo₂Si₂C 高了五倍。第一性原理计算揭示该材料在费米面附近存在若干具有能隙的狄拉克点，并且在考虑自旋-轨道耦合效应后，在Г点附近可以观察到Rashba型自旋劈裂行为。

 该工作不仅成功构筑了一种兼具超导性与能带拓扑特性的局域非中心对称超导材料，为研究超导与Rashba型自旋-轨道耦合相互作用提供了崭新的材料平台，而且研究所提出的模块化结构设计策略，为探索更多的LNC超导体提供了思路。