高鸿钧/丁洪Science：铁基超导中发现马约拉纳边界态证据！

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丁洪，现为中国科学院物理所研究员，北京凝聚态国家实验室常务副主任和首席科学家。1990年毕业于上海交通大学，于1995年获美国伊利诺伊大学芝加哥分校的物理博士。1995年9月至1998年8月在美国阿贡国家实验室作博士后。1998年9月至2008年5月在美国波士顿学院大学物理系历任助理教授、副教授、正教授。

2008年，他辞去在美国波士顿学院的终身教授职位回国。

丁洪团队利用角分辨光电子能谱（ARPES） 研究高温超导体和拓扑材料的电子结构和物理机理，取得了多项国际同行认可的重要成果，特别是在铜基高温超导体赝能隙、铁基超导体超导序参量对称性、外尔费米子在固体材料中的发现中做出了开创性的工作。

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在博后期间，丁洪博士就曾发表2篇Nature，在铜氧化合物超导体中发现赝能隙。2008年在铁基超导体中首次观察到s-波超导序参量，2015年首次利用同步辐射在固体材料中发现外尔费米子，这项重大成果入选了美国《物理》评选的2015年国际物理学8大标志性成果、英国《物理世界》评选的2015年国际物理学十大突破、和中国科技部评选的2015年中国科学十大进展。今年3月，他们还在Science发表了关于铁基超导体的表面拓扑超导现象的研究。

8月20-23日在瑞典斯特哥尔摩召开的欧洲先进材料年会上，丁洪研究员获得了欧洲先进材料成果奖(European Advanced Materials Award)。

1937年，物理学家埃托雷·马约拉纳（Ettore Majorana）把描写费米子的基本运动方程（狄拉克方程）分解成电荷共轭不变的两部分（即马约拉纳方程），得到了“自己是自己的反粒子”的马约拉纳费米子。八十一年来，马约拉纳费米子的相关研究一直是物理学最前沿的问题之一。高能物理领域一直在寻找中微子是马约拉纳费米子的实验证据，如果证实，将是继发现希格斯波色子后的又一重大发现。

2014年，丁洪研究组通过对强关联铁基超导体FeTe0.55Se0.45进行能带表征，实验发现了狄拉克锥表面态的初步迹象（P. Zhang et al., APL 105, 172601 (2014)）。随后他们与物理所方忠、戴希研究组合作从理论计算上表明这一能带反转具有拓扑非平庸的性质（Z.-J. Wang et al., Phys. Rev. B 92, 115119 (2015)）。与此同时，物理所胡江平研究组计算发现单层Fe(Te, Se)薄膜也可发生拓扑非平庸能带反转（X.-X. Wu et al., Phys. Rev. B 93, 115129 (2016)），之后丁洪研究组发现了相关实验证据（X. Shi et al., Sci. Bull. 62, 503 (2017)）。

2017年，华人科学家张首晟在整个物理学界历经80年的探索之后，他们终于发现了手性Majorana费米子的存在。同年丁洪研究组与日本东京大学合作，利用超高分辨角分辨光电子能谱证实了拓扑表面态的存在并研究了拓扑能带的性质（P. Zhang et al., Science 360, 182 (2018)）。实验发现拓扑表面态具有较大的超导能隙（Δ）以及很小的费米能（EF），这使得拓扑非平庸的单一材料、较高的本征超导温度、较强的电子关联等要求在FeTe0.55Se0.45单一材料中有机的结合起来，为清晰干净地直接观测马约拉纳束缚态提供了基础。