美国莱斯大学及其国际合作机构的研究人员在 Kagome 超导体 CsCr3Sb5 中首次发现了活跃的平坦电子能带的直接证据。这项于 2025 年 8 月 14 日发表在《Nature Communications》上的发现，为理解复杂材料中的电子行为提供了关键视角，并对超导体、拓扑绝缘体和自旋电子学等量子材料的未来设计具有深远影响。
Kagome 金属以其独特的二维晶格结构而闻名，这些结构能够引发有趣的电子现象。理论上，被称为“平坦能带”的模式有潜力促进非常规超导性和新颖磁序的形成。然而，在大多数材料中，这些平坦能带在能量上与活跃的能级相距甚远，因此在材料的性质表现中基本处于被动状态。CsCr3Sb5 的突破性之处在于，其平坦能带不仅存在，而且是活跃参与的，直接影响着材料的超导特性。
为了深入研究这些电子态，研究团队结合了先进的同步辐射技术和理论建模。他们利用角分辨光电子能谱（ARPES）技术探测电子行为，并结合共振非弹性 X 射线散射（RIXS）测量磁激发。ARPES 和 RIXS 数据的融合证实了 CsCr3Sb5 中的平坦能带是塑造材料磁性和电子格局的活跃参与者，为先前仅存在于理论模型中的概念提供了确凿的实验证据。
能够合成异常大且纯净的 CsCr3Sb5 晶体，其尺寸约为先前研究的 100 倍，这对于获取进行这些先进测量所需的精确数据至关重要。这项跨学科的合作汇集了材料设计、合成、电子和磁光谱学以及理论物理学等多个领域的专家。
这项发现阐明了 Kagome 晶格的复杂几何结构如何能够作为一种强大的设计工具，用于控制固体中电子的行为。通过识别这些活跃的平坦能带，研究人员在材料的基本晶格结构与新颖量子态的涌现之间建立了直接的联系。这一洞察为设计具有定制电子和磁特性的材料开辟了新途径，有望催生能够彻底改变计算和电子学领域的新一代技术。