近日，中國科學院院士、中國科學技術大學教授陳仙輝與吳濤、王震宇等組成的研究團隊，在《自然》雜志報告了他們在“籠目結構超導體”研究領域取得的重要進展。《中國科學報》注意到，這篇論文是以“加速預覽”方式在線發表在《自然》主刊的，顯示了編輯部對論文發表的態度。
這項進展取得了怎樣的突破？該進展對該領域相關研究有什么重要意義？當日，論文通訊作者陳仙輝接受《中國科學報》獨家專訪，對其中一些關鍵問題作了闡釋。
同行高度評價：將激發對相關材料的研究
《中國科學報》：恭喜合作團隊的成果在《自然》發表！我注意到貴團隊的文章是以“加速預覽”方式在線發表的，顯示了這項成果的重要性。文章發表距離投稿用時多久？
陳仙輝：我們是2021年9月2日投稿，今年1月26日正式接收，2月9日（編者注：英國當地時間，下同）以“加速預覽”方式在線發表，正式接收到在線發表的時間僅半個月，而通常為兩個月左右。
《中國科學報》：你們對在這樣的時間點上發表有預期嗎？請簡要介紹一下這項工作從取得突破到完成稿件、選擇期刊、發表的過程。
陳仙輝：2019年，美國科學家率先在籠目結構材料CsV3Sb5中報道了超導電性，這一工作當時就引起了我們團隊的注意。在經過科學研判后，我們團隊在2020年開始對CsV3Sb5體系開展系列的研究工作，并在2021年上半年取得了系列前期研究成果。
在此基礎上，實驗團隊繼續瞄準超導與電荷密度波之間的反常競爭問題開展研究，在2021年6月份左右完成了本項工作的主要實驗數據，經過一段時間的數據分析和反復重復實驗結果，我們最終在9月2日完成稿件并投稿到《自然》雜志。
在投稿的第二天，文章就通過了編輯的初審，進入到正式的審稿過程。這期間又經歷了三輪嚴格的審稿過程，最終我們的實驗數據和分析得到了審稿人的認可并推薦發表，并被編輯推薦以“加速預覽”的方式快速在線發表。
在《自然》2月9日上線的《News and Views》中，我們的工作和同期發表在《自然》的另外一篇工作獲得了同行的高度評價，認為“這兩項研究的結果清楚地為籠目結構超導體的對稱性破缺帶來了新的見解，這無疑將激發對這些有趣材料的進一步研究。
系高溫超導理論的重大科學問題和研究熱點
《中國科學報》：為什么要研究“籠目結構超導體”？請用通俗的語言簡述一下這項成果及其背后的科學意義。
陳仙輝：“電子向列相”是一種由電子自由度旋轉對稱性的自發破缺而產生的電子有序態，其廣泛存在于高溫超導體、量子霍爾絕緣體等電子體系。電子向列相與高溫超導電性之間存在著緊密的聯系，被認為是一種與高溫超導相關聯的交織序，是高溫超導理論研究中的重大科學問題和研究熱點。
探索具有新結構的超導材料體系，從而進一步研究超導與各種交織序的關聯，是當前領域的一個重要研究方向，其中備受關注的一類體系即為二維籠目結構。
由于其特殊的幾何構型，具有二維籠目結構的材料能帶中往往具有平帶、范霍夫奇點和類似于石墨烯的狄拉克型色散，因而能夠誘導產生一系列關聯拓撲物態。特別是在范霍夫奇點摻雜附近，理論預測二維籠目體系可呈現出新奇的超導電性和豐富的電子有序態，還有可能獲得拓撲非平庸的超導態，但長期以來缺乏合適的材料體系來實現相關的關聯拓撲物態。
近年來，籠目超導體CsV3Sb5的發現為該方向的探索提供了新的研究體系。中科大超導研究團隊在前期研究中已成功揭示了該體系中面內三重調制（triple-Q）的電荷密度波態并在超導磁通芯子內發現了馬約拉納零能模的存在跡象（Phys. Rev. X 11, 031026 (2021)，以及電荷密度波與超導電性在壓力下的反常競爭關系（Nat. Commun. 12, 3645 (2021)）。
在這些基礎上，研究團隊充分結合了掃描隧道顯微鏡、核磁共振以及彈性電阻三種實驗技術，針對CsV3Sb5中的電荷密度波態的演化進行了細致的研究。他們發現體系在進入超導態之前，三重調制電荷密度波態會進一步地演化為一種熱力學穩定的電子向列相，并確定轉變溫度在35開爾文左右。
該電子向列相與之前在高溫超導體中觀測到的電子向列有所不同：高溫超導體中的電子向列相是Ising類型的向列相，具有Z2對稱性；而在籠目超導CsV3Sb5中發現的電子向列相具有Z3對稱性，在理論上被three-state Potts模型所描述，因而也被稱為“Potts”向列相。有趣的是，這種新型的電子向列相最近在雙層轉角石墨烯體系中也被觀察到。
這些發現不僅在籠目結構超導體中揭示了一種新型的電子向列相，也為理解這類體系中超導與電荷密度波之間的競爭提供了實驗證據。之前的掃描隧道譜研究表明，CsV3Sb5體系中可能存在超導電性與電荷密度波序相互交織而形成的配對密度波態（PDW）。在超導轉變溫度之上發現的電子向列序，可以被理解成一種與PDW相關的交織序，這一研究結果也為理解高溫超導體中的PDW提供了重要的線索和思路。
如何理解籠目結構超導體中超導電性及其交織序的形成機制，還需要進一步的實驗與理論研究。
《中國科學報》：這些是否也在合作團隊未來的研究清單上？
陳仙輝：目前，我們團隊還在繼續研究籠目結構超導體中的非常規超導電性。事實上，在這個工作的基礎上，我們又取得了一些有意義的實驗結果和發現，這些發現將會進一步幫助我們理解籠目結構超導體中的超導機理以及相關的交織序。