上海交通大学日前举行的新闻发布会传来消息——上海交大贾金锋、郑浩团队“实验证实超导态‘分段费米面’”科研成果入选2022年度“中国科学十大进展”，是上海交通大学时隔十一年再次入选“中国科学十大进展”。
众所周知，我们的手机、电脑用的时间长了会变热，这是因为普通导体有电阻，所以在导电的同时会发热。超导体的神奇之处在于它没有电阻，导电的时候不发热。
超导现象自从1911年被发现，到现在经过好几代物理学家前赴后继的研究，产生了大量的重要学术成果，光诺贝尔奖就得过5次之多。但是，经过百余年的研究，超导物理中仍然有些尚未解决的课题，都是难啃的硬骨头。
大量研究表明，超导体虽然导电（而且是零电阻导电），但是却没有费米面。1965年德国物理学家Peter Fulde理论预言，让超导体中库珀对动起来，如果速度足够快，就有可能在原本没有费米面的超导体中产生出一种特殊的“分段费米面”。
然而，对多数单一超导材料而言，库珀对速度太大会直接破坏超导态。实现“分段费米面”在实验上十分困难，虽然一直有人尝试，但未能取得突破。
上海交通大学贾金锋、郑浩团队与麻省理工学院傅亮团队合作，设计制备了拓扑绝缘体/超导体（Bi2Te3/NbSe2）异质结体系，借助超导近邻效应在Bi2Te3中诱导出超导，得益于Bi2Te3拓扑表面态的费米速度极高的独特优势，只需要很小的库珀对速度，就实现并观察到了预言中的“分段费米面”。
研究表明，拥有“分段费米面”的超导体，可以实现正向零电阻导电、反向非零电阻导电的独特现象，可以用来构建超导计算机，实现无能耗的高效计算。另外，还可以为例如有限动量超导、库珀对密度波等很多具有重要物理学理论研究价值的课题提供关键的研究载体。
中国科学院院士、上海交通大学物理与天文学院教授、李政道研究所拓扑量子计算实验平台负责人贾金锋表示，该项成果是上海交大物理与天文学院团队多年工作的积累和延续，2012年团队制备出了拓扑绝缘体/超导体异质结体系，证明了该体系为拓扑超导，并在其中观察到了人们长期追求的马约拉纳零能模。这次的成果是在该体系中发现的新现象，是对该体系持续不断研究的最佳回报。
上海交大物理与天文学院教授、李政道研究所平台建设学者郑浩说，强调将拓扑绝缘体表面态费米速度大的优势，跨领域地应用到超导研究中来，是解决问题的关键。未来将会以具有“分段费米面”的超导体为平台，探索构筑新型拓扑超导态和实现超导二极管效应等重要物理效应的可能性。
记者：刘晓晶
编辑：宁平英
校对：陈海笑
审校：韦丽
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