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2023年4月26日，北京理工大学施训、王秩伟及东京大学Kozo Okazaki共同通讯在Nature 在线发表题为“Nodeless electron pairing in CsV3Sb5-derived kagome superconductors”的研究论文，该研究揭示了CsV3Sb5衍生的笼目超导体中稳健的无节点超导能隙。
该研究报告直接观察到一个无节点、几乎各向同性和轨道无关的超导带隙的两个示例性CsV3Sb5衍生的笼目超导体-Cs(V0.93Nb0.07)3Sb5和Cs(V0.86Ta0.14)3Sb5。值得注意的是，这样的间隙结构对于正常状态下电荷顺序的出现或不存在是稳健的，通过V的等价Nb/Ta取代来调节。该研究的超导能隙的全面表征提供了不可或缺的信息，电子配对对称性的笼目超导体，并增进了人们对量子材料中超导性和相互交织的电子秩序的理解。
超导电性往往出现在对称性破缺的其他有序电子态附近，如反铁磁有序和电荷密度波。它们的相互依赖性已经在铜酸盐和铁基超导体中得到了广泛的研究，但仍然是理解高温超导性的关键问题。在某些情况下，有序态和超导性甚至可以共存，这可能表明一种非常规的配对，并对超导机制产生巨大影响。由于独特的晶格几何形状和不寻常的电子功能，最近发现的笼目超导体脱颖而出，成为检查电子复杂景观中出现的超导性的新平台。特别感兴趣的是AV3Sb5的非磁性家族，其中揭示了各种有趣的现象，包括诱人的时间反转对称性破坏电荷密度波（CDW）阶、一对密度波、电子向列性、压力下的双超导圆顶和巨大的异常霍尔效应。所有这些现象指出了笼目超导体AV3Sb5中奇异的交织效应。
为了阐明微观配对机制和合作/竞争之间的多个相位在这样的笼目超导体，一个基本的问题是确定超导（SC）的间隙对称性。这个突出的问题仍然难以捉摸，由于解决这样的小能量尺度和存在一些相互矛盾的实验结果的巨大挑战。以CsV3Sb5为例，某些V形间隙，以及通过扫描隧穿光谱测量的残余费米能级状态和朝向零温度的有限残余热导率，似乎支持节点SC间隙。相比之下，从121/123 Sb核四极共振测量的自旋-晶格弛豫率中的Hebel-Slichter相干峰的观测和指数温度依赖的磁穿透深度，与无节点超导性更一致。在理论方面，提出了非常规和常规超导配对。因此，迫切需要明确描述SC间隙结构及其与交织在一起的CDW顺序的联系。在超导体的长期研究中，角度分辨光发射光谱（ARPES）已被证明是直接测量动量空间SC间隙的有力工具。然而，相对较低的转变温度（Tc）和相应的小间隙尺寸使得彻底的ARPES测量极具挑战性。
CsV3Sb5的CDW和超导电性在化学取代中的演化（图源自Nature ）
该研究利用高分辨的角分辨光电子能谱仪在极低温环境下对CsV3Sb5系列超导体开展了精确的谱学研究，从动量空间对全部费米面的超导能隙结构进行了反复测量和仔细分析，首次直接揭示了其中无节点的超导能隙，消除了学界对该问题的持续争议。
论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-023-05907-x
