近日，内蒙古大学物理科学与技术学院王磊研究员课题组与中国科学院金属研究所陈星秋研究员合作指导研究生在二维量子材料领域取得新进展。研究团队通过理论计算预测了一种新型单层材料NbSi2As2，并提出其基态电荷密度波（CDW）与超导性和非平庸拓扑性质共存的可能性。该研究为探索多体量子序的相互作用及拓扑超导器件的设计提供了潜在新平台。相关成果以“Charge density wave, superconductivity, and nontrivial topology in monolayer NbSi2As4”为题以快报的形式发表在2025年4月23日出版的物理学知名期刊《Physical Review B》。

（论文链接：https://doi.org/10.1103/PhysRevB.111.L140508）

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凝聚态物理中电荷密度波、超导性和拓扑性质是备受关注的前沿方向，而它们在单一材料中的共存及相互作用更是研究热点。研究团队发现，NbSi2As2单层作为一种新型二维材料，其晶体场和费米面拓扑与2H-NbSe2具有相似性，但表现出更复杂的轨道杂化和能带交叉，促使了拓扑性的出现。其基态为CDW相，CDW不稳定性主要源于铌（Nb）的d轨道与纵向声学声子的电声耦合作用。通过电子掺杂或施加拉伸应变，可以抑制CDW不稳定性，从而使其转变为超导态，临界温度分别为5.73 K 和5.11 K。该工作在单一材料中实现了基态CDW、超导性和非平庸拓扑态的共存，为探索多体相互作用与拓扑物理的协同效应提供了新平台。

电荷密度波、超导和电子拓扑性在双轴应变和载流子掺杂下的相图

该工作中2023级硕士研究生刘秀瑛为论文的第一作者，王磊研究员和陈星秋研究员为论文通讯作者，内蒙古大学为论文第一完成单位。相关研究工作得到了国家自然科学基金、内蒙古自然科学基金、内蒙古自治区草原英才项目、内蒙古大学骏马计划等项目资助。

王磊课题组一直致力于探索多体相互作用与拓扑物理的协同效应。在新型电荷密度波材料探索、电荷密度波与铁电共存以及超导和拓扑电子材料共存等方面取得了一系列进展【Nano Lett. 24, 11279-11285 (2024) ; Phys. Rev. B111, 024101(2025) ; Phys. Rev. B107, 235154 (2023)】。

（供稿：科学技术处     编辑：武涛      审核：刘雪峰     终审：阿茹娜）