SC7-角分辨光电子能谱探测非常规超导体的超导能隙符号

超导能隙对称性是理解超导微观机制的基础。超导能隙对称性的完全确定需要测量超导能隙的大小以及相位。对于传统的s波超导体，整个费米面上的超导能隙基本上大小相等，符号相同。对于非常规超导体，不同费米面之间或者同一费米面上不同区域的超导能隙大小和符号可以不同，如d波超导体费米面上超导能隙大小具有强烈的各向异性，费米面不同部分具有相反的超导能隙符号。铜氧化物高温超导体是非常规超导体的代表体系，虽然其超导机理仍然不清楚，但其d波超导配对对称性得到了广泛认可。角分辨光电子能谱技术（ARPES）由于具有独特的动量分辨能力，可以测量超导能隙大小在动量空间中的分布，在铜氧化物超导体d波超导能隙对称性的确立中发挥了重要作用。长期以来，角分辨光电子能谱技术一直被认为只能测量超导能隙的大小，不能测量能隙的符号。铜氧化物超导体的超导能隙相位是由基于约瑟夫森效应的相位敏感实验才确定的。然而此类相位敏感实验方法很难推广到具有多重费米面的非常规超导体，如铁基超导体和重费米子超导体等。寻找更有效的超导能隙符号探测方法对研究非常规超导电性具有极其重要的意义。

SC7-角分辨光电子能谱揭示双层镍氧化物La3Ni2O7中的轨道依赖电子关联

镍氧化物具有与铜氧化物相似的晶体结构和电子构型，被认为具有强关联效应，可能实现类似铜氧化物超导体的非常规超导电性，因此研究者们一直坚持在镍氧化物中探索超导电性。2019年斯坦福大学Harold Hwang研究组首次在无限层镍氧化物Nd1-xSrxNiO2薄膜中发现了接近15K的超导电性(Nature 572, 624–627 (2019))，引起了超导界的关注；接着，2023年中山大学王猛团队在块材双层镍氧化物La3Ni2O7单晶中发现了高压下超过液氮温度的接近80K的超导电性(Nature 621, 493–498 (2023))，这迅速激发了大家广泛的研究兴趣。为了理解其高压下高温超导电性的起源，许多理论模型被提出， 但是对于La3Ni2O7这样的强关联电子体系，从实验上确定其电子结构是理解其超导电性的前提和基础。 角分辨光电子能谱作为直接测量材料电子结构的强大实验手段， 对La3Ni2O7电子结构的研究将为理解其高压下的超导机理提供重要信息。

SC8-一种笼目反铁磁体中存在狄拉克自旋子的谱学证据

在凝聚态物理学领域，人们已经发现一些体系的准粒子表现出类似于高能物理中的狄拉克粒子的性质。这些费米子准粒子的能量和动量之间呈线性色散关系，因此可以用相对论狄拉克方程在理论上进行描述。目前，狄拉克费米子已在一些电子体系中被观测到，例如石墨烯和拓扑绝缘体。由于狄拉克费米子存在的前提条件中并不包括电荷，因此原则上应该存在无电荷的狄拉克费米子。在经典的绝缘铁磁体或反铁磁体中，尽管其低能物理无需考虑电荷，但其自旋的集体激发（磁振子）是玻色子（即自旋为1）。理论上预言，在所谓量子自旋液体中，可以存在自旋为1/2且电中性的自旋子激发。这种自旋子激发被称为分数化的，来源于体系自旋之间异常高的量子纠缠度或大规模的量子叠加。自旋子激发可以具有能隙，也可以是无能隙的。在一些无能隙体系中，其自旋子激发的色散关系可以呈现出狄拉克锥的形式（图1a左），形成了所谓的狄拉克自旋子。尽管狄拉克自旋子在理论上已经被广泛研究，但在实际材料中，尚未发现可靠的谱学证据。

SC10-发现新型层状钴基硒氧化物超导体

超导研究是凝聚态物理领域中最引人注目的研究方向之一，不仅体现在超导体系的多样性为基础研究提供了丰富的研究对象，也归因于超导材料在电力能源和强磁场等方面具有其他功能材料无法取代的优势。相对于常规的超导材料，非常规超导电性的出现打破了经典BCS超导理论的制约。非常规超导材料中观察到的高TC、d 波（s±波、p波）配对、相图中超导相与结构和磁性的关联等，凸显了经典超导理论的危机，又为新的超导图像的建立提供了契机。探索新型非常规超导材料，能为建立新的超导统一理论提供必不可少的参考素材，更有助于我们发现具有更高超导转变温度的新超导体。大量研究工作表明，这类非常规超导电性主要发生在低维材料体系中。现有的高温超导材料，不但大多具有准二维结构，而且表现出超导与磁性之间的紧密关联。在铜氧化合物和铁基高温超导体中，超交换的反铁磁耦合是高温超导电性出现的主要诱因。产生这种反铁磁耦合的晶体结构单元是铜氧八面体配位或铁砷四面体配位，这些可以被当作超导“基因”；但是，其内在的超导机制仍未解决。因此，人们希望在铜、铁基超导体之外再找到新型非常规（高温）超导材料，从一个全新的角度去探究非常规超导机制，从而最终解决这个超导产生之谜。

SC7-极低温激光角分辨光电子能谱确定只具有空穴型费米面铁基超导体的超导能隙对称性

铁基超导体作为第二大类高温超导材料，自2008年发现以来，其超导配对机理一直是凝聚态物理领域的重大前沿问题。确定超导能隙对称性和导致电子配对的媒介是解决超导机理的两个先决条件。铁基超导体是一个典型的多带体系，其配对对称性和费米面的拓扑结构密切相关。大多数铁基超导体具有布里渊区中心（Γ点）的空穴型费米面和布里渊区角落（M点）的电子型费米面，其配对对称性普遍被认为是s± (Γ-M), 即在Γ点空穴型费米面和M点电子型费米面上超导能隙符号相反的s波。在电子掺杂的只具有电子型费米面的铁基超导体中，例如单层FeSe/SrTiO3超导薄膜，其配对对称性尚有争议，可能是s±波或d波。而在空穴掺杂的铁基超导体中，极度过掺区域会得到只具有空穴型费米面的情形，其配对对称性引起了广泛的讨论，提出的可能性包括s±(Γ-Γ)，即在Γ点两个费米面上配对符号相反的s波，或者d波等。厘清超导配对对称性和不同费米面结构之间的关系，对理解铁基超导体的超导机理至关重要。