近日，上海市高温超导重点实验室、理学院物理系、量子科技研究院的孙硕副教授及其团队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《1D Flat Bands in Phosphorene Nanoribbons with Pentagonal Nature》的研究成果。文章的共同第一作者为上海大学的孙硕副教授、新加坡国立大学的尤景阳博士、苏捷博士，中国科学院物理研究所的蔡志浩博士，通讯作者为新加坡国立大学陈伟教授、吕炯教授、中国科学院物理研究所冯宝杰研究员及东南大学张嘉霖教授。上海大学为第一完成单位。
在现代物理学的前沿领域，无色散平带因其与宏观简并态及群速度消失现象的深刻联系而备受瞩目，这些现象与高温超导、分数量子霍尔效应和反常朗道能级等强关联物理现象密切相关。然而，实验对平带的研究主要集中于moiré材料和人造系统。在moiré材料中，由于晶胞尺寸较大导致电子密度较低，限制了对高电子密度相关物理现象的探索。因此，构建非moiré固体材料中的平带，并进一步研究奇异量子态，成为了一个迫切的科学需求。
孙硕副教授的最新研究论文提出了一种创新的平带构建策略：通过将材料的维度降低至一维，精确控制跃迁自由度，从而实现理想平带的构筑。研究团队成功制备了两种基于五边形磷烯的一维纳米带，通过维度的降低，将电子跃迁有效限制在高度可调的一维晶格中，从而获得了分布在整个布里渊区的理想平带，并通过角分辨光电子能谱实验得到直接验证。此外，研究团队还综合运用了尖端谱学技术，包括扫描隧道显微镜和扫描隧道谱，结合紧束缚模型与第一性原理计算，进一步证实了两种磷烯中的一维平带分别起源于一维zigzag晶格和一维Lieb晶格。这一开创性的研究不仅首次揭示了一维平带的特性，更为强关联拓扑物理的研究开辟了全新方向，标志着在探索奇异量子现象和新型材料设计的道路上迈出了重要一步。未来，这一领域的研究将充满无限可能，推动平带物理领域的进一步发展。
本工作得到国家自然科学基金项目，上海市启明星扬帆专项的支持。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.202411182
