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本报讯 对于第II类超导体，当磁场大于下临界场时，磁场会以量子化的磁通形式分布在超导体中，每个磁通量是 h/2e。磁通芯子里面的电子是近乎处于正常态，而外围是超导态。超导体中的磁通在物理和应用上都有重要的研究意义。由于单电子被束缚在磁通芯子内，形成磁通束缚态。早在1964年，Caroli-de Gennes-Matricon (CdGM)就从理论上预言了磁通束缚态应该是分离的量子态，能级大小为Eμ = ± μΔ2/EF，μ = 1/2, 3/2, 5/2, …。其中Δ是超导能隙，EF是费米能。在绝大部分超导体中，费米能很大，因此磁通中的分离量子态不同分离能级之间的能量间距很小，从实验上观察到的基本条件（T/Tc＜＜Δ/EF）很难满足，因此磁通中的分离量子态从理论预言至今没有被真正观测到。
南京大学物理学院闻海虎教授团队在铁基超导体FeTe1-xSex中利用扫描隧道显微镜对磁通态进行了深入细致的研究。他们成功观测到了磁通芯子里面的分离量子态，观测到了对应能量为+0.45、+1.2、+1.9 meV，分别对应理论上预言的1/2级、3/2级、5/2级磁通束缚态尖峰。经过仔细分析，他们发现，能够成功观测到这些分离量子态的主要原因是费米能很小，偏离BCS理论的描述。他们工作的意义是首次清晰地观测到了54年前理论上预言的磁通芯子中分离的量子态，并且证明了该铁基超导体具有很小的费米能，对铁基超导机理研究具有重要的推动作用。
该最新成果由闻海虎团队独立完成。扫描隧道显微镜、隧道谱测试和分析部分是由陈明扬同学、陈晓宇同学、杨欢教授和闻海虎教授完成，样品制备杜增义博士和祝熙宇副教授完成。陈明扬同学、陈晓宇同学为共同第一作者，杨欢和闻海虎为共同通讯作者。
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