超导体的竞争，从来不是纯粹的实验室游戏。最新的研究，来自普林斯顿大学、北京理工大学、苏黎世大学等机构，盯上了Kagome晶格超导体CsV₃Sb₅。这是什么？简单来说，就是一种电子能量分布很特殊的超导材料，原子排列成六角形，看着像竹篮编织的花纹。

实验结果很有意思。这种材料的超导态不是单一的，而是分成了两个不同的“超导区间”。换句话说，它不是一个单纯的超导体，而是像“双层蛋糕”一样，内部包含两种不同机制的超导状态。

怎么发现的？

首先，他们测量了CsV₃Sb₅的临界磁场，即超导体在不同温度下还能维持超导性的最大磁场强度。一个超导体在磁场中如果不能维持超导，就会进入正常的金属状态。结果发现，这个材料的临界磁场不是单调变化的，而是在某个点上出现了突跃。这不是普通超导体该有的表现。

接着，他们测量了热容。结果发现，热容随温度变化时也出现了两个异常点，这说明这个超导体内部的电子配对过程可能是分阶段进行的——在不同的温度范围，超导性由不同的电子群体主导。

再然后，他们测量了热导率，结果更加离谱。超导体通常会完全屏蔽电子的散射，但CsV₃Sb₅在某些温度下居然还保留了一定的电子热传导能力，意味着在低温超导态下，仍有部分电子没有被超导配对所覆盖。这是不应该发生的。

这意味着，这个材料的超导态并非单一的，而是“多带”超导。不同的电子带（能量分布不同的电子群体）在不同温度下分别进入超导状态，相互之间的影响又导致整个体系呈现复杂的行为。

更刺激的是，这种材料的超导性是从一个非常“不老实”的正常态演化过来的。CsV₃Sb₅的正常态不是普通的金属，而是带有手性电荷密度波（Chiral Charge Density Wave，CDW）的系统。

什么是手性电荷密度波？

简单说，就是电子的分布自发形成某种对称性破缺的模式，而且这种模式还带有一定的方向性，就像是水面上形成了固定方向旋转的涟漪。这种现象在超导体中极少见，通常意味着强烈的电子相互作用。更重要的是，它还会导致材料出现异常霍尔效应——材料内部的电子运动方向和外加磁场无关。这很诡异，因为一般情况下，霍尔效应都是磁场诱导的。

换句话说，CsV₃Sb₅在进入超导态之前，就已经是个充满奇怪现象的材料了。

所以，研究人员很早就怀疑，它的超导性不可能是简单的BCS超导（传统的超导机制）。

BCS理论认为，超导态是由电子形成的库珀对（Cooper Pair）构成的，所有电子都会遵循同一个能量分布。然而，CsV₃Sb₅的行为说明，这种材料的超导性很可能是“非传统”的，甚至可能和拓扑物理有关。

为什么要关心这些？

因为非传统超导，往往意味着更好的技术应用前景。

传统超导体的超导性很容易被磁场破坏，导致使用条件极端苛刻。而非传统超导体，例如铁基超导、铜氧化物超导，往往具有更高的临界温度、更复杂的能带结构，甚至可能具备拓扑超导特性。如果真是拓扑超导，那就意味着可以用它来制造容错量子计算——这是当前量子计算领域最重要的方向之一。

而且，这种“多带超导”本身也值得关注。它意味着，我们可以在同一个材料中操控不同的超导态，使其在不同温度、不同磁场下表现出不同的特性。如果能精准控制这些超导带的行为，那就是精确调控超导态的第一步。

现在的问题是，CsV₃Sb₅的配对对称性究竟是什么？

研究人员已经看出它有多重超导间隙，但无法确定这些超导间隙的具体对称性。换句话说，我们还不清楚，这个超导体的电子配对是s波、p波，还是更复杂的d波、f波。如果是p波或d波，那它的超导态很可能和拓扑物理强相关。

目前，理论物理界已经开始盯上这个问题，想弄清楚这个材料的超导机制到底是怎么回事。实验上，后续会有更多的探测手段，比如角分辨光电子能谱（ARPES）、扫描隧道显微镜（STM）等，去直接测量电子的能量分布。

如果这个材料确实是拓扑超导，那我们可能会迎来一个全新的高温超导研究方向。如果不是，那它的“多带超导”机制依然能为理解其他超导材料提供参考。