近日，上海大学理学院物理系、上海市高温超导重点实验室的孙硕副教授、张凌峰副研究员和尹鑫茂教授在凝聚态物理及材料领域国际著名期刊《Advanced Materials》(IF=27.4)上发表题为《Realization of a 2D Lieb Lattice in a Metal-Inorganic Framework with Partial Flat Bands and Topological Edge States》的研究成果。物理系博士生吴文俊为第一作者。论文的主要作者还包括理学院的蔡传兵教授、钟建新教授及新加坡国立大学陈智新博士等。上海大学为第一完成单位和唯一通讯单位。
二维Lieb晶格拥有奇妙的电子结构，即一条平带夹在狄拉克锥型能带中间。狄拉克锥可以产生无质量载流子，而平带可以促进非常规超导、分数量子霍尔效应、室温铁磁性、Wigner晶体的形成、激子绝缘态以及激子玻色-爱因斯坦凝聚。因此，特殊晶格结构是研究平带与拓扑的理想平台，包括lieb，kagome晶格等，它们具有一些新奇的电子特性，如平带、狄拉克锥和范霍夫奇点，这些特性使其在电子器件和拓扑催化等领域具有潜在应用价值。然而，由于Lieb晶格体系固有的不稳定性，难以在自然界中天然存在，大量研究主要基于人工系统设计，人们尚未在真实材料中发现Lieb晶格能带结构特征。因此，需要进一步的努力，合成具有高稳定性的新型Lieb晶格，并探索其独特的电子及拓扑特性。
在这篇最新论文中，尹鑫茂教授团队首次实现了基于金属-无机框架的Lieb晶格材料的制备，发现该体系具有部分平带、狄拉克锥和范霍夫奇点等独特的电子特性，用先进谱学手段验证了Lieb晶格的形貌和电子平带，并且预测其费米能级附近存在狄拉克型的拓扑边缘态，从而成功设计并制备出基于金属-无机框架的Lieb晶格材料，这一突破性进展，为探索高质量及稳定的Lieb晶格体系的奇特电子、磁性、光学以及拓扑特性开辟了新的前沿，为其在先进电子器件、催化以及能源相关技术中的应用提供了新机遇。
本工作得到国家自然科学基金项目(批准号:52172271、12374378、52307026、12374046、12304199)，国家重点研发计划项目(批准号:2022YFE03150200)，上海市科技创新计划项目(批准号:22511100200,23511101600)，上海扬帆项目(批准号: 23YF1412600)的支持。近年来，上海市高温超导重点实验室在高温超导关键成材技术、超导量子磁通涡旋、超导量子约瑟夫森结型器件、非常规高温超导、强关联氧化物电子自旋和超导强电应用等方向上形成了很好的国际化研究氛围，实验室青年人才在量子功能材料与高温超导领域具有很好的国际影响力，近年来主办国内外学术会议或在重要学术会议上作大会报告20余次，主持或参与国家重点研发计划、中科院战略先导专项或上海市重大重点项目、国家标准等十多项。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202405615
