本网讯（科技处供稿 编审 陈瑞涵）我校理学院教师周晶博士以共同第一作者身份在国际物理领域著名杂志《Nature Communication》上发表凝聚态物理方向学术论文“Charge-4e superconductivity and chiral metal in 45°-twisted bilayer cuprates and related bilayers”(DOI号：10.1038/s41467-023-43782-2)。该论文提出利用最近新兴的转角准晶系统来实现Charge-4e超导相和手性金属相，为在凝聚态材料中实现这两种新奇非常规态指明了新的思路。

Charge-4e/6e超导是近年来凝聚态材料领域兴起的研究热点。传统的Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）理论不能描述这种奇异超导相的形成机制，这就使得它在材料中的实现成为了一个巨大的挑战。以前的理论研究指出可以利用铜氧化合物以及过渡金属硫化物中非公度的配对密度波或者液晶向列配对态的高温熔化来实现，然而由于这两种方法都存在一定缺陷，所以至今在实验上并未观测到这种奇异的超导相。因此，寻找能够产生Charge-4e/6e态的新机制和新系统成为了理论研究的重点。

该论文首先利用金兹堡朗道理论的分析证明了，由于双层系统之间的二阶约瑟夫森耦合导致该体系的零温基态为手性拓扑超导态（Chiral Topological Superconductivity），并且这种超导态同时破坏了U（1）对称性和时间反演对称性。当温度升高时，温度带来的涨落效应会使得系统恢复部分被破坏的对称性。由于刚度系数不同，两种对称性不能在同一温度下恢复。当U（1）对称性先恢复，而时间反演对称性保持，则系统从手性拓扑超导态进入手性金属相（chiral metel phase）；当时间反演对称性先恢复，而U（1）对称性保持，则系统从手性拓扑超导态进入Charge-4e相。这就使得高温下（超导转变温度Tc以上），该体系可能出现两种二阶残余相。进一步，研究者利用解析重整化群计算了有限温相图，并且还利用经典蒙特卡洛数值计算方法计算了热力学物理量和关联函数，两种分析方法都证明了前述残余相形成机制的正确性。

北京理工大学杨帆教授为论文通讯作者，西湖大学吴从军教授参与了该论文的理论分析。该课题得到了李登峰教授主持的重庆邮电大学高等科学研究院基金（E011A2022326）的支持。

我校周晶老师以共同一作身份在Nature Communication上发表凝聚态物理研究论文（科技处 供图）