近几年来，超导体中的配对密度波态(Pair density wave，PDW)，即一种超导序参量不需要外加磁场而随实空间振荡变化的量子态，相继在非传统超导体例如铜基、铁基、钒基和重费米子超导体中被研究者观测到。其新奇的物理性质成为人们研究的焦点。在上述超导体中，配对密度波往往和电荷密度波、超导态共存。除了上述几类超导体，在过渡金属硫族化合物(Transition-metal dichalcogenide，TMDC)中往往也存在电荷密度波与超导态。其中最具有代表性的例子就是2H-NbSe2，一种在7.2 K下同时具有电荷密度波和超导态的TMDC，长期以来被人们广泛研究，并在其中相继被观测到2重向列超导态、拓扑超导态、伊辛超导态和FFLO态等新奇物性。同时，研究者也在2H-NbSe2中观测到配对密度波态。然而，配对密度波与电荷密度波、超导态之间的相互作用与关联却仍然缺少研究。
近日，中国科学院大学材料科学与光电技术学院姜宇航研究团队利用自主设计搭建的极低温强磁场扫描隧道显微镜，研究了NbSe2中的配对密度波，电荷密度波、超导态之间的联系与相互作用。他们发现在NbSe2中的存在两类配对密度波，并观测到不同配对密度波和电荷密度波之间的相互作用在原子尺度上存在明显差异。其中一类配对密度波没有破坏C3旋转对称性，而另一类破坏了C3旋转对称性，并且直接诱导出向列超导态。该成果是首次在NbSe2中观测到不同形式的配对密度波，同时对向列超导态给出直接证据。这一成果不但证明了NbSe2中存在有不同形式的配对密度波和向列超导态，还启发未来可以在其中或者其它过渡金属硫族化合物材料家族研究更加丰富的配对密度波和对其精确调控。
图：(a)2H-NbSe2的晶格结构。2H-NbSe2的超导谱线。超导能隙随空间的振荡行为。相干峰强随空间的振荡行为。(b)两种不同的CDW形貌相。两种不同PDW。
相关成果以“Directly visualizing nematic superconductivity driven by the pair density wave in NbSe2”为题发表于2024年8月22日的Nature Communications杂志。中国科学院大学材料科学与光电技术学院博士后/特别研究助理曹路为论文第一作者，中国科学院大学姜宇航副教授和毛金海副教授为共同通讯作者。该工作得到科技部、国家自然科学基金、中国博士后科学基金、博士后创新人才支持计划、以及中央高校基本科研业务费专项资金的资助。
