近日，我系/应用表面物理全国重点实验室李世燕教授课题组与中国人民大学雷和畅教授课题组合作，利用极低温热输运和比热测量手段，系统研究了天然过渡金属二硫化物异质结4Hb-TaS₂单晶的超导能隙结构，发现该材料具有多带无节点超导电性，并可能具有某些存在无能隙超导性的费米面。相关成果以“Evidence for Multiband Gapless Superconductivity in the Topological Superconductor Candidate 4Hb-TaS₂”为题，于2025年9月19日发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上，并被选为编辑推荐论文（Editors’ Suggestion）。李世燕教授与中国人民大学雷和畅教授为共同通讯作者，我系博士生王涵儒、焦依寒和中国人民大学博士生孟凡玉为共同第一作者。

4Hb-TaS₂是TaS₂家族中的一种独特多形体，具有单层1H-TaS₂和1T-TaS₂交替堆叠的中心对称结构[见图（a）]。单层1H-TaS₂具有伊辛超导特性，而单层1T-TaS₂则是一种强关联莫特绝缘体，被认为可能具有量子自旋液体基态，这使得4Hb-TaS₂形成了天然的超导/磁性异质结。最近一些研究发现4Hb-TaS₂可能具有手性序参量和拓扑边界态，这表明其可能是一种天然的拓扑超导体。同时，拓扑节点超导性、双组份向列序参量等也被提出，暗示其可能存在非常规的配对机制，因此其超导能隙结构亟需进一步厘清。李世燕课题组利用极低温热导率对4Hb-TaS₂单晶样品的超导能隙结构进行了系统的研究。实验发现零场下热导率存在小的剩余线性项，这说明其超导态内仍存在一定剩余态密度[见图 (b)]，分析表明这可能来源于某些费米口袋的无能隙超导性，其与1T层残余局域磁矩的拆对效应有关。通过进一步研究热导率剩余线性项随磁场的演化[见图 (c)]，发现在低场时表现出随磁场近似指数上升的热激活行为，这表明超导能隙完全打开，不存在能隙节点。同时，在零场至上临界场的整个磁场范围内，呈现出S型曲线，这与多带s波超导体NbSe₂十分相似。这些特征表明4Hb-TaS₂的能隙具有多带无节点的特性。

图 (a) 4Hb-TaS₂的晶格结构简图；(b) 4Hb-TaS₂的零场热导率，存在小的剩余线性项，表明零温的超导态仍存在一定的剩余态密度；(c) 归一化的随磁场的演化。对比数据来自干净s波超导体Nb，脏s波超导体InBi，多带s波超导体NbSe₂以及铜氧化物d波超导体Tl-2201。低场时随磁场近似指数上升，同时在整个磁场范围呈现S型曲线特征，与多带s波超导体NbSe₂接近。

此项研究揭示了4Hb-TaS₂的超导能隙结构，为阐明其超导机理提供了重要线索，也为进一步揭示该超导/磁性异质结构中复杂的相互作用机制提供了帮助。该项目受到国家自然科学基金委、科技部、合肥国家实验室、上海市科委、上海量子科学研究中心的资助。

论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/d13p-mtbz