近幾年來，超導體中的配對密度波態(Pair density wave，PDW)，即一種超導序參量不需要外加磁場而隨實空間振蕩變化的量子態，相繼在非傳統超導體例如銅基、鐵基、釩基和重費米子超導體中被研究者觀測到。其新奇的物理性質成為人們研究的焦點。在上述超導體中，配對密度波往往和電荷密度波、超導態共存。除了上述幾類超導體，在過渡金屬硫族化合物(Transition-metal dichalcogenide，TMDC)中往往也存在電荷密度波與超導態。其中最具有代表性的例子就是2H-NbSe2，一種在7.2 K下同時具有電荷密度波和超導態的TMDC，長期以來被人們廣泛研究，并在其中相繼被觀測到2重向列超導態、拓撲超導態、伊辛超導態和FFLO態等新奇物性。同時，研究者也在2H-NbSe2中觀測到配對密度波態。然而，配對密度波與電荷密度波、超導態之間的相互作用與關聯卻仍然缺少研究。
 

　　近日，中國科學院大學材料科學與光電技術學院姜宇航研究團隊利用自主設計搭建的極低溫強磁場掃描隧道顯微鏡，研究了NbSe2中的配對密度波，電荷密度波、超導態之間的聯系與相互作用。他們發現在NbSe2中的存在兩類配對密度波，并觀測到不同配對密度波和電荷密度波之間的相互作用在原子尺度上存在明顯差異。其中一類配對密度波沒有破壞C3旋轉對稱性，而另一類破壞了C3旋轉對稱性，并且直接誘導出向列超導態。該成果是首次在NbSe2中觀測到不同形式的配對密度波，同時對向列超導態給出直接證據。這一成果不但證明了NbSe2中存在有不同形式的配對密度波和向列超導態，還啟發未來可以在其中或者其它過渡金屬硫族化合物材料家族研究更加豐富的配對密度波和對其精確調控。
 

　　圖：(a)2H-NbSe2的晶格結構。2H-NbSe2的超導譜線。超導能隙隨空間的振蕩行為。相干峰強隨空間的振蕩行為。(b)兩種不同的CDW形貌相。兩種不同PDW。
 

　　相關成果以“Directly visualizing nematic superconductivity driven by the pair density wave in NbSe2”為題發表于2024年8月22日的Nature Communications雜志。中國科學院大學材料科學與光電技術學院博士后/特別研究助理曹路為論文第一作者，中國科學院大學姜宇航副教授和毛金海副教授為共同通訊作者。該工作得到科技部、國家自然科學基金、中國博士后科學基金、博士后創新人才支持計劃、以及中央高校基本科研業務費專項資金的資助。