近日，东南大学孙悦教授课题组和南京大学张鹏课题组、中科院理论所吴贤新课题组合作，在国际顶级学术期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society )上发表了题为《铁基超导体Fe(Te,Se)中关联拓扑物态的演化》（Evolution of the intertwining correlated topological phases in iron-based superconductor Fe(Te,Se)）的重要研究成果。该研究首次在电子掺杂的铁基超导体中直接观测到了两种不同的拓扑态，并证实了强关联效应在其中发挥的关键作用。这一发现为探索多重拓扑超导态与马约拉纳费米子（Majorana modes）之间的相互作用构筑了干净、理想的全新平台。

拓扑超导体因可能承载马约拉纳零能模，被认为是发展容错量子计算的重要材料平台。相比通过外延生长将拓扑绝缘体与普通超导体组合成异质结，若材料本身同时具备拓扑与超导特性，将有望提供更干净、可调控性更强的研究体系。以Fe(Te,Se)为代表的铁基超导体正是这样一种天然平台：其表面拓扑态和马约拉纳零能模已被前期研究发现，理论上还可能存在拓扑狄拉克半金属体态。

针对这一课题，团队利用钴元素成功取代铁Fe位点，实现了高晶格质量的电子掺杂Fe_1-xCo_xTe_0.6Se_0.4单晶生长，有效抑制了层间过量Fe的干扰。角分辨光电子能谱测量发现随着钴含量增加，材料中的能带整体向低能移动，使原本位于费米能级附近的拓扑绝缘体表面态，以及更高能量处的拓扑Dirac半金属态依次被调到费米能级（见图1）。特别是在适当掺杂下，两类拓扑态可以同时参与超导，为研究多种马约拉纳态及其相互作用提供了新的材料平台。

东南大学孙悦教授为论文第一作者，南京大学张鹏教授和理论物理研究所吴贤新研究员为论文通讯作者，东南大学物理学院为论文的第一完成单位。