4月12日，上海交通大学发布了该校贾金锋、郑浩团队 “实验证实超导态‘分段费米面’”科研成果，该成果入选2022年度“中国科学十大进展”，是上海交通大学时隔11年再次入选中国科学十大进展。

就像一瓶半满的水能看到水面一样，一个半满的能带也能观测到“电子面”，物理术语叫“费米面”。固体材料有没有费米面会决定它很多物理性质，包括是否导电，是否透光等。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。因为超导体中承担导电任务的不是单个电子，而是两个电子组成的库伯对。

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中，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，只需要很小的库伯对速度，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（约瑟夫森二级管效应），可以用来构建超导计算机，实现无能耗的高效计算。

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，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。

交大物理与天文学院郑浩教授表示，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。

头图为上海交通大学贾金锋、郑浩团队 “实验证实超导态‘分段费米面’”科研成果新闻发布会。劳动报记者贡俊祺 摄影