kagome超导体，再登Nature！

一、【科学背景】

二维kagome晶格的材料具有几何受挫和特征电子结构的特点，从中可能会出现各种有趣的量子态。近期研究表明钒基kagome材料AV₃Sb₅（A=K，Rb，Cs）呈现出许多奇特的现象，包括超导性、异常电荷序、异常霍尔效应、对密度波和电子向列性。然而，这类材料最有可能是声子介导的传统超导体，符合非磁性和相对较弱的电子相关性。另一方面，相关磁性kagome材料通常具有强大的磁性，阻碍了超导性的出现。因此，这些材料不太可能拥有理论上提出的奇异超导电性。

二、【创新成果】

基于此，浙江大学曹光旱教授、中国科学院物理研究所程金光研究员和周睿副研究员等人在Nature发表了题为“Superconductivity under pressure in a chromium-based kagome metal”的研究论文，报道了一种铬基kagome金属CsCr₃Sb₅，它具有强烈的电子相关性、受抑磁性和接近费米能级的扁平带特征。在环境压力下，这种kagome金属在55 K时同时发生结构和磁性相变，出现条纹状4a₀结构调制。在高压下，相变演变为两种转变，可能与电荷密度波和反铁磁自旋密度波的有序性有关。这些密度波有序随着压力的增加而逐渐被抑制，在3.65-8.0 GPa的压力下出现了超导圆顶。压力为4.2 GPa时，密度波有序被完全抑制，超导转变温度的最大值T_c^max = 6.4 K，而常规状态表现出非费米液体特性，这与铁基超导体中的非常规超导性和量子临界性相似。本研究为研究相关kagome系统的超导性提供了一个前所未有的平台。

上周，南方科技大学殷嘉鑫等人通过1μeV量级的超高电子谱学空间能量分辨率，观测到在kagome超导体KV₃Sb₅和CsV₃Sb₅中的手性超导能隙振荡，厘清了学术界在配对密度波波矢上的争议。研究成果以“Chiral kagome superconductivity modulations with residual Fermi arcs”为题发表在Nature上。（揭秘磁性超导，南方科技大学最新Nature！）

图1  CsCr₃Sb₅的晶体结构和物理性质 © 2024 Springer Nature

图2  CsCr₃Sb₅的结构调制 © 2024 Springer Nature

图3  CsCr₃Sb₅中密度波有序产生的超导性 © 2024 Springer Nature

图4  DFT计算CsCr₃Sb₅的电子结构 © 2024 Springer Nature

三、【科学启迪】

综上所述，研究人员揭示了与结构上类似的化合物CsV₃Sb₅相比，CsCr₃Sb₅表现出截然不同的性能，包括：（1）CsCr₃Sb₅表现为一种具有大电子质量重整化和大量磁受挫的相关金属。它在55 K下经历相变，与环境压力下的反铁磁性密度波状有序有关。（2）密度类波序具有基于伪六方晶格的4×1×1超晶胞的单Q调制。（3）在高压下，一个超导圆顶在约4.2 GPa的量子临界点附近出现。这与AV₃Sb₅家族形成鲜明对比，后者在环境压力下已经表现出超导性，并且在施加压力的情况下，超导性不会消失。CsCr₃Sb₅与已知的非常规超导体在电子关联、超导电性演化、交织有序性以及T_C/T_F值方面有相似之处。这些结论表明，铬基相关kagome金属中非常规超导性的这种可能实现是一个独特的例子，它可以从不同的角度揭示非常规超导的机制。

原文详情：Superconductivity under pressure in a chromium-based kagome metal (Nature 2024, 632, 1032-1037)

本文由大兵哥供稿。