中国科大发现等离激元耦合对二维超导特性的显著调控

　　近日，中国科年夜曾长淦传授、秦维传授、张振宇传授结合日本西南年夜学助理传授程广珲博士，正在等离激元调控超导特征研究中取患上重要进展。研究团队经由过程近场耦合金纳米颗粒的等离激元，完成了对薄层二硒化铌二维超导特征的显著调控（超导温度调控凌驾40%），并据此设计了等离激元超导开关器件。相干研究结果以“Reversible modulation of superconductivity in thin-film NbSe₂ via plasmon coupling”为题于正在线颁发正在《天然·通信》上。

　　摸索超导与光波的耦合不只可以或许展现超导相干的演生量子物态，另有助于开发无耗散超导电路。出格是光场作为一种非侵入式手腕，其超快以及抗滋扰的特征可以或许推进超导器件的实用化。然而，因为超导资料自身较弱的光-物资彼此作用，已往的研究广泛依赖于瞬时的脉冲强光，限定了该范畴的研究成长。而等离激元作为固体中电子的团体震动效应，可以或许正在光与超导体之间起到桥梁作用。等离激元可以或许将光场压缩到纳米标准，从而完成等离激元模式与多种准粒子的强彼此作用。

　　曾长淦传授研究团队不断致力于准粒子系统、出格是等离激元系统的量子调控举动研究。正在后期的事情中，研究团队发明电子-等离激元耦合对石墨烯电子输运历程中的量子相关性有极年夜的加强效应（Phys. Rev. Lett. 119, 156803 (2017)，该事情的配合第一作者是程广珲以及秦维，其时两报酬正在校博士生），这就开导团队进一步摸索等离激元怎样对超导这一微观量子相关征象发生影响。

　　图示：（a）等离激元金纳米颗粒与二维超导体复合器件示用意；（b）等离激元共振引发下，观测到超导温度的显著调控；（c）等离激元超导开关操作。

　　研究团队将典型的二维超导体二硒化铌与等离激元金纳米颗粒相联合，经由过程可见光辐照共振引发金纳米颗粒的等离激元，发明二硒化铌的超导电性被年夜幅按捺。正在光子通量9.36×10¹³s^-1妹妹^-2（相比常见脉冲激光低至多10个数目级）下，超导温度的调控幅度凌驾40%。联合对二硒化铌的厚度依赖瓜葛和实践阐发，观测到的超导显著调控来历于等离激元诱导的倏逝波（evanescent field）与二硒化铌电子之间的高效耦合。基于这一发明，研究团队开发设计了等离激元超导开关器件，完成了对超导态-非超导态之间的可逆转换操作。这项事情不只为光控超导供给了有用的要领，也为将来寻觅玻色子帮助超导配对和超出BCS实践的非传统超导机制供给了启迪。

　　日本西南年夜学资料迷信高档研究所助理传授程广珲博士为论文第一作者，曾长淦传授、秦维传授以及程广珲博士为论文配合通信作者。该事情获得了国度天然迷信基金委、科技部、中国迷信院和安徽省的赞助。程广珲博士获得了日本学术振兴会科研费和日本西南年夜学的赞助。

　　论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-50452-4