超导体中平坦能带的发现可能推动下一代计算技术的发展

卡戈梅金属以其独特的角共享三角形构成的二维晶格而闻名，由于其独特的电子特性，在凝聚态物理学中引起了显著关注。

最近的理论预测表明，这些材料可以容纳紧凑的分子轨道——电子的驻波模式——在电子关联效应的激活下，可能会展现非常规超导性和异常的磁性。在大多数卡戈梅材料中，这些平坦的电子带距离活跃能级太远，无法对材料的行为产生显著影响。

然而，在CsCr₃Sb₅中，研究人员发现这些平坦的电子带积极参与，直接影响材料的超导和磁性特性，让它成为研究量子现象的独特平台。

开发奇异超导性的全新途径

最近，莱斯大学物理与天文学系及斯莫利-库尔研究所的戴鹏程、易明和司启淼，以及台湾国家同步辐射研究中心的黄迪晶，联合开展了一项研究，重点研究基于铬的kagome（卡戎）金属CsCr₃Sb₅。

这项研究发表在自然通讯上。研究探讨了这种在压力下表现出超导性的材料，如何拥有活跃的平坦电子带，这些电子带直接影响其量子特性，为设计非常规超导体和其他先进量子材料提供了新的视角。

研究人员表示，他们的发现证实了一个意外的理论预测，并强调了通过化学和结构控制来实现奇异超导性的一种途径。

研究证明 kagome 晶格几何形状控制电子行为

现在的实验证据确认了之前仅存在于理论模型中的一些概念，表明 kagome 晶格的独特几何形状可以精确控制固体中的电子行为。此外，收集如此详细的数据依赖于极大且高纯度的 CsCr₃Sb₅ 晶体，这些晶体是通过一种精细的合成方法生产的，样品的大小大约是早期研究中样品的 100 倍，科学家们指出。

研究团队还结合了先进的同步辐射技术和理论建模，探测活跃的驻波电子模式。通过角分辨光电子能谱（ARPES），他们绘制了在同步辐射光照射下发射的电子，揭示了紧凑分子轨道的独特特征。

共振非弹性X射线散射（RIXS）进一步捕捉到与这些电子态相关的磁激发，提供了全面的视角。

此外，ARPES和RIXS结果表明，CsCr₃Sb₅中的平坦能带积极参与塑造材料的磁性和电子特性，而不是处于被动状态。理论分析使用定制的晶格模型研究强电子关联的影响，从而支持了这些发现，这个模型成功再现了观察到的特征，并帮助解释实验结果。