美國萊斯大學（Rice University）及其國際合作夥伴的研究團隊，在kagome超導體CsCr3Sb5中發現了活躍平坦電子能帶的直接證據。這項突破性研究為設計新型量子材料，包括超導體、拓撲絕緣體和自旋電子學器件，提供了新的途徑，有望為未來的電子和計算技術注入動力。
該研究聚焦於鉻基kagome金屬CsCr3Sb5，這種材料在壓力下會轉變為超導狀態。Kagome金屬的特徵是其由共角三角形組成的二維晶格結構。近期理論預測，這些結構能夠承載緊湊的分子軌道，即電子的駐波模式，這可能促進非常規超導和新穎磁序的產生，而這些效應可由電子關聯效應激活。在大多數材料中，這些平坦能帶由於離活躍度高的能級太遠而無法產生顯著影響；然而，在CsCr3Sb5中，它們卻積極參與其中，直接影響材料的特性。
研究團隊結合了角分辨光電子能譜學（ARPES）和共振非彈性X射線散射（RIXS）這兩種先進的同步輻射技術，以探究活躍駐波電子模式的存在。ARPES技術用於繪製同步輻射光照射下發射的電子圖譜，揭示了與緊湊分子軌道相關的獨特信號；同時，RIXS則用於測量與這些電子模式相關的磁激發。理論支持來自對強關聯效應的分析，該分析基於一個定制的電子晶格模型，成功複製了觀察到的特徵並指導了結果的解釋。
為了獲得如此精確的數據，研究人員需要使用一種改良方法合成出比以往大100倍的異常大且純淨的CsCr3Sb5晶體。這項工作突顯了跨學科研究的潛力，匯集了材料設計、合成、電子和磁譜學表徵以及理論計算等多個領域的合作。該研究由萊斯大學物理與天文學系的Pengcheng Dai、Ming Yi和Qimiao Si，以及台灣國家同步輻射研究中心的Di-Jing Huang共同領導。
此發現為僅存在於理論模型中的觀點提供了實驗驗證，並展示了kagome晶格的複雜幾何結構如何作為控制固體電子行為的設計工具。通過識別活躍的平坦能帶，該團隊證明了晶格幾何與湧現量子態之間的直接聯繫，為通過化學和結構控制來工程化奇異超導性開闢了新途徑。值得注意的是，類似的平帶現象已被發現與扭 ટ્વિસ્ટેડ બાયલેયર ગ્રાફીનમાં સુપરકંડક્ટિવિટી સંબંધિત છે, જ્યાં ક્રિટિકલ તાપમાનની નજીક માઇક્રોવેવ રેડિયેશન સુપરકંડક્ટિંગ ગેપને 20 ટકા સુધી વધારી શકે છે. આ ક્વોન્ટમ સિસ્ટમ્સની ભૂમિતિ શૈક્ષણિક જિજ્ઞાસા કરતાં વધુ સાબિત થઈ રહી છે, તે વાસ્તવિક ભૌતિક પ્રદર્શનનું ચાલક છે.