4月2日，《物理评论X》（Physical Review X）正式刊发了题为“Interface-Induced Zeeman-Protected Superconductivity in Ultrathin Crystalline Lead Films”的论文。该成果是国家脉冲强磁场科学中心用户北京大学王健教授团队在超导领域取得的最新进展，北京大学王健教授、北京师范大学刘海文研究员为共同通讯作者，中心王俊峰研究员参与相关工作。

超导体自百年前发现以来，因其具有无耗散的零电阻和完全抗磁特性，在很多方面展现出巨大的应用前景，从而引起了学术界和工业界的持续广泛关注。近年来，随着超薄单晶薄膜或器件制备工艺的提高，二维超导晶体的研究逐渐成为国际研究的前沿热点之一，其中强自旋轨道耦合的二维晶体超导体更是为人们探索新奇量子现象提供了一个广阔的平台，如拓扑超导态的探索等。然而，大部分二维超导体系都具有面内中心反演对称性，无法自发产生塞曼保护超导电性，大大限制了这一前沿领域的研究范围和潜在应用。

近日，王健教授团队通过使用铅的条状非公度相作为铅膜和硅衬底的界面，用超高真空分子束外延技术成功制备出一种宏观面积的、塞曼保护的新型二维超导体。该团队通过系统的低温强磁场实验和第一性原理计算，发现该体系的超导电性可存在于超过40特斯拉的平行强磁场中，条状非公度相中特殊的晶格畸变会延伸至铅膜中，从而在该体系中引入很强的塞曼自旋轨道耦合。同时，新的微观理论也给出了强杂质情形下各种自旋轨道耦合及散射效应对二维超导临界场的影响并定量地解释了塞曼保护超导电性的物理机制。该研究为二维晶体超导体系中人工引入塞曼保护的超导电性机制开辟了途径，预示出人们有望利用界面调制在二维超导体系中发现新的非常规超导特性，而且这种宏观尺度强自旋轨道耦合下的二维超导还为拓扑超导的探索提供了新的平台，为未来无耗散或低耗散量子器件的设计与集成奠定了基础。

北京大学王健教授是国家脉冲强磁场科学中心的最早用户之一，自2010年来多次与中心开展合作研究。该研究中，王健教授团队在强磁场测量方面得到了中心王俊峰研究员的支持，中心提供了47T脉冲强磁场下超薄铅膜样品的电输运测量服务，对6个原子层厚的单晶铅膜样品开展了系统的上临界磁场测定，获得的重要实验数据与理论计算结果吻合。

该工作得到了国家重大科学研究计划、国家自然科学基金、华中科技大学脉冲强磁场开放项目、量子物质科学协同创新中心、中国科学院先导培育项目、中科院拓扑量子计算卓越创新中心、中央高校基本科研基金的支持。

新闻来源：http://www.phy.pku.edu.cn/research/projects/180409.xml

论文链接：https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.8.021002