拓扑材料中的马约拉纳束缚态（或零能模）因其遵循非阿贝尔统计，是实现拓扑量子计算的关键。在过渡金属硫族化合物2M相WS₂中，超导和拓扑表面态共存，且其化学配比确定，是承载马约拉纳束缚态的理想材料体系。

近日，李渭、薛其坤研究团队与北京航空航天大学材料科学与工程学院汤沛哲、中国科学院上海硅酸盐研究所黄富强及伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校物理系Taylor L. Hughes、孙孝奇合作，利用极低温扫描隧道显微镜和紧束缚计算，发现2M-WS₂表面存在新奇的条纹状电荷序，并系统研究了该电荷序与马约拉纳束缚态的相互作用。其结果表明，条纹电荷序与超导共存，且会对超导相干峰进行空间调制。施加垂直磁场后，在存在电荷序的区域，磁通涡旋中心的马约拉纳束缚态消失；而在其紧邻、无电荷序的区域，涡旋中心的马约拉纳束缚态得以恢复。该表面电荷序不会破坏体材料的拓扑性，而是调控了马约拉纳束缚态的空间分布，将其从表面推向材料的更深层（如图1）。该研究首次实现了磁通涡旋处马约拉纳束缚态的位置操控，揭示了电荷序与马约拉纳束缚态的相互作用，为马约拉纳束缚态的编织操作提供了全新的思路。这是继该团队的前期工作——证明WS₂磁通涡旋处马约拉纳束缚态存在[Nat. Phys. 15, 1046 (2019)]后的又一重要进展。

图1 2M-WS₂的表面条纹电荷序及其对马约拉纳束缚态的位置调控

该成果以“Stripe charge order and its interaction with Majorana bound states in 2M-WS₂ topological superconductors”为题发表于2025年2月的《国家科学评论》（National Science Review）上。清华大学物理系23届博士毕业生樊学敏、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校物理系博士后孙孝奇、朱鹏昊和中国科学院上海硅酸盐研究院副研究员方裕强为该论文的共同第一作者，合作者还包括北京航空航天大学材料科学与工程学院博士生居永康、清华大学物理系21届博士毕业生袁永浩及博士生阎敬铭。该研究得到了国家自然科学基金委员会、科技部、清华大学创新科研计划和低维量子物理全国重点实验室开放基金等项目的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwae312