近日，任俊峰教授团队在自然指数期刊《Advanced Functional Materials》上发表了题为“The properties of superconductivity and topology in bulk-phase XMoN4 family (X = transition metal atoms) at ambient pressure”的研究论文。山东师范大学为唯一署名单位，硕士研究生尹约为论文第一作者，任俊峰教授为论文通讯作者。
拓扑学是一种用于分类几何对象的数学概念，在拓扑材料领域中，最引人注目的发现之一是拓扑超导体。拓扑超导体兼具超导性与拓扑电子态，是探索非阿贝尔任意子、量子纠缠等基础量子现象的理想平台，为容错量子计算机研发提供可能，成为凝聚态物理研究热点。拓扑超导体的研究对象主要包括人工设计的拓扑绝缘体/超导体异质结构、掺杂拓扑绝缘体等。此外，通过第一性原理计算在过渡金属化合物中寻找拓扑超导体已受到广泛关注。人们已经发现一些过渡金属二硫化物展现出拓扑、超导等优异特性，但对与其结构相似的过渡金属二氮化物的研究尚不充分。
在此研究中，作者设计了XMoN4系列结构（X为过渡金属元素），旨在寻找常压下兼具超导性与拓扑特性的材料，丰富过渡金属氮化物类型，搭建超导性与拓扑特性的关联桥梁。研究者构建了29种XMoN4结构，经筛选得到了12种稳定的化合物，进一步研究发现7种材料为超导体，其中1种材料同时存在超导和拓扑特性。
在7种超导体中，超导转变温度最高的是NbMoN4，达47 K；而超导转变温度为 35 K的HgMoN4同时具有表面态和Z2拓扑指数（1,001），是兼具超导性与非平庸拓扑性质的化合物。研究表明，金属原子d轨道与N原子p轨道形成费米面嵌套及平带，这提升了费米能级处的态密度，增强了电子-声子耦合，促成了高的超导转变温度。该工作为常压下体相化合物中拓扑超导的研究提供了新候选材料，拓展了拓扑性质与超导性共存的研究范畴。
文章链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202526746
以上研究获得国家自然科学基金、山东省自然科学基金等项目的资助。
