近日，上海交通大學李政道研究所青年學者袁凡奇團隊在Physical Review Research上以Letter形式發表題為“Multiband superconductors under magnetic fields: Fractional vortices and Ising superconductivity” 的研究論文，在理論上研究了多帶超導體在磁場下的性質，重點關注面外磁場導致的分數渦旋(fractional vortices)和面內磁場相關的伊辛超導性(Ising superconductivity)。該理論對于研究鐵基超導材料例如Ba1-xKxFe2As2的渦旋束縛態和面內臨界磁場具有重要意義。

近年來，李政道研究所的實驗團隊對鐵基超導材料Ba1-xKxFe2As2的性質展開了豐富的研究[例如Quanxin Hu et al., Nat. Comm. 16, 253 (2025); Yu Zheng et al., arXiv:2407.18610]。作為一個多帶超導體，關于Ba1-xKxFe2As2的電子能帶模型和超導配對分類還是不夠系統和完整。袁凡奇理論研究團隊依據已知的實驗測量結果例如ARPES等，對于Ba1-xKxFe2As2的二維表面層提出了d軌道三帶模型（圖一），并對其可能的在位(on-site)超導配對做了對稱性分類。

圖一 二維鐵基超導體的d軌道三帶模型

基于這個d軌道三帶模型，袁凡奇團隊計算了分數渦旋的束縛態（圖二），與李政道研究所實驗團隊的測量結果（Yu Zheng et al., arXiv:2407.18610）很好的符合。另外，他們理論計算了面內臨界磁場，并發現其會超過泡利極限，從而預言了該體系的伊辛超導性。

圖二 d軌道三帶模型的分數渦旋束縛態

上海交通大學李政道研究所博士后籍海嬌為文章的第一作者，青年學者袁凡奇為通訊作者。本工作得到國家自然科學基金面上項目的資助，并得到了李政道研究所博士后胡全欣，青年學者呂佰晴和李政道講席教授丁洪的幫助和討論，在此深表感謝。