近日，北京理工大学物理学院由杨帆教授牵头的研究团队在准晶超导方面取得重要进展，相关论文发表在国际顶级期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。在该论文中，北京理工大学为第一单位，曹业副研究员为第一作者，杨帆教授为通信作者。参与该论文工作的还有张用友副教授、刘玉波（杨帆指导的博士生）、刘铖铖教授以及南方科技大学的陈伟强教授。

　　准晶是一种奇特的晶体结构，有多重旋转对称性却没有平移不变性，具体到彭罗斯准晶，它是五维立方结构向两维的投影，其电子结构与周期性系统有本质区别。他们的工作揭示了准晶系统的两个独特性质：第一、库伯对的自旋自由度和空间角动量解耦，这使得无论自旋单态还是三重态的库伯对都可以具有奇或偶的空间角动量；第二、在破坏时间反演的超导态中有体的自发超流。这两个性质均来自系统平移不变性的缺失，对准晶系统具有一般性。

　　前人的工作大部分局限于对单电子行为的描述，对于从微观角度研究电子的关联行为还处于空白，而他们的工作着眼于此。他们从微扰论方法出发，使用费曼图技术将粒子-空穴形的激发计及在内，把周期性系统中著名的Kohn-Luttinger机制推广到了非周期性的准晶系统，构造出了二阶有效哈密顿量，并以此为基础对彭罗斯系统的超导性质进行了系统研究。借助大规模数值计算，他们得到了电子填充-相互作用的相图，相图表明在弱相互作用下，四种拓扑超导态中的三种会出现，均具有非平庸的拓扑数。进一步计算表明，这些拓扑超导态均破坏时间反演，因此会产生自发的体超流。

　　以上研究工作得到了国家自然科学基金委、北京理工大学青年教师学术启动计划的支持。

图 态空间超导序参量的模[a, b]和实空间超导序参量[c, d]。[a, c]为单态s波，[b, d]为三重态d波。（d）中的等高图表示序参量的模、绿色箭头表示复数序参量的幅角方向。

　　文章信息：（*为通信作者） Ye Cao, Yongyou Zhang, Yu-Bo Liu, Cheng-Cheng Liu, Wei-Qiang Chen, and Fan Yang*, Kohn-Luttinger Mechanism Driven Exotic Topological Superconductivity on the Penrose Lattice, Phys. Rev. Lett. 125, 017002 (2020).