超導由Onnes于1911年首次發現，至今超導已成為物理學中的一門重要學科。它不僅促進物理學自身的發展，而且有廣泛應用價值，對人們生活改進起到了推動作用。超導體有兩個最基本性質：一是零電阻現象，即電流可以無耗散地流過超導體；另一是Meissner效應，即超導體具有完全抗磁性。此外，超導還有很多重要現象，如Josephson效應、磁通量子化等。描述超導的理論有BCS理論、金茲堡-朗道理論、London方程等。
我們知道，電子具有電荷和自旋自由度。但在很長的一段時間裡，人們隻關注與電荷相關的性質，而忽視了自旋自由度。在近十年來，人們發現電子自旋有很多優異性質，從而逐漸得到重視，并取得了重大研究進展。人們發現，一些與電荷有關的效應，有與之相對應的自旋有關效應；例如與量子Hall效應相對應的是量子自旋Hall效應（拓撲絕緣體）。
2011年，中心成員孫慶豐教授、謝心澄教授等人開創性地提出自旋超導的概念[Phys. Rev. B 84,214501(2011); Phys. Rev. B 87,245427(2013)]。自旋超導态是一種與(電荷)超導态對應的新型宏觀量子态。自旋超導有兩個基本性質：一個是零自旋阻現象，即自旋流能夠無耗散地流過自旋超導，但它對電荷來說是絕緣體；另一個是電Meissner效應，即自旋超導體會屏蔽電場梯度。作者還首次推導出自旋超導的類London方程、類BCS理論，和預言了自旋流Josephson效應。并指出鐵磁石墨烯（或者高磁場下的石墨烯）、一些三維鐵磁材料、氦3、以及磁性原子的Bose-Einstein凝聚體等，在低溫時有可能成為自旋超導。
最近，本協同中心的博士生鮑志強（中科院物理所），謝心澄教授（beat365官方网站）和孫慶豐教授（beat365官方网站）一起研究了自旋超導的類金茲堡-朗道(Ginzburg-Landau，GL)理論。并且證明第二類GL方程和推廣的London方程是等價的。特别是，這類GL方程是普适的，能應用到各種自旋超導體來研究它的各種性質。在文章中作者用類GL方程計算了帶電導線電場下的超自旋流(見圖1)，并證實電Meissner效應。此外，他們利用類GL方程分析了自旋超導體的三個特征參數；并預言了交流自旋流Josephson效應，即一個不随時間變化的磁場能誘導出一個随時間交變的自旋流。這項工作發表在《自然-通訊》雜志上：Ginzburg–Landau-type theory of spin superconductivity，Nature Communications 4, 2951 (2013)。
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圖1. (a) 帶電細導線下的自旋超導體薄膜，粉色的箭頭表示超自旋流的流向。(b) 電場的變化量∂zEz，
電場誘導出的超自旋流j, 等效電荷Q和位置坐标x的函數關系。∂zEz被Q抵消，這正是電Meissner效應。 |
以上這些工作有潛在發展為物理學中一門學科的可能性。
這些研究工作得到國家自然科學基金和國家重點基礎研究發展規劃(973計劃)相關項目的資助。
