日本研究团队实验证实UBe13存在全能隙自旋三重态超导

2026年7月30日，神户大学与日本原子能机构发布消息称，神户大学理学研究生院教授东英树、研究时为硕士研究生的南翔子等组成的研究团队，联合日本原子能机构研究主任芳贺义德及大阪大学相关研究人员，首次通过实验确认金属间化合物UBe13中存在具有全能隙特征的自旋三重态超导态。该成果已于6月26日发表于《日本物理学会杂志》，并被选为编辑推荐论文。

UBe13自1983年被发现以来，一直被视为自旋三重态超导的重要候选材料。与常见的自旋单态超导不同，自旋三重态超导中形成库珀对的两个电子自旋方向相同，相关超导态对理解非常规超导和拓扑超导具有重要意义。不过，由于高质量样品制备困难，加之该材料在正常导电状态下表现出异常性质，其超导机制和能隙结构长期未能得到清晰确认。

图 1 (a) 自旋图像，(b) 自旋单态库珀对图像，(c) 自旋三态库珀对图像

此次研究利用核磁共振(NMR)这一微观测量技术，在极低温条件下对高质量UBe13单晶中的铍核开展精密测量。研究人员在立方晶体三个对称轴方向施加磁场后，观测到自旋磁化率的变化趋势，并据此确认该材料处于自旋三重态超导状态。相较传统磁化率测量，NMR可在微观尺度探测自旋状态，且有助于避开超导体迈斯纳抗磁效应带来的干扰。

显示了使用核磁共振 (NMR) 测量自旋磁化率的曲线 (●)。红色虚线代表正常超导体的预期行为。蓝色实线代表自旋三重态超导体的预期行为

研究团队还通过测量NMR弛豫率随温度和磁场的变化，进一步揭示UBe13属于具有多个电子路径的多带系统，并确认其超导态具有无节点的全能隙结构，即正常导电态与超导态之间不存在“漏洞”式节点。

研究人员认为，本次发现的“全能隙自旋三重态”是一类特殊超导态，理论上与拓扑自旋三重态超导相关。该成果有望推动自旋三重态超导研究，并为理解拓扑凝聚态物理提供新的实验依据。根据相关理论预期，拓扑自旋三重态超导表面可能出现马约拉纳粒子态，这类状态因对环境噪声具有较强鲁棒性，被认为与下一代拓扑量子计算机材料研究有关。

论文题为《UBe13中全能隙自旋三重态超导态的核磁共振证据》，DOI为