电子也能搭晶格！港科大（广州）李昊翔与周桐研究团队首次实现40年理论预言的dice平带，成果发表于Nature Communications

近日，香港科技大学（广州）功能枢纽先进材料学域李昊翔与周桐研究团队在《自然·通讯》（Nature Communications）发表研究论文：“Experimental realization of dice‑lattice flat band at the Fermi level in layered electride YCl” （Nat. Commun. (2026) DOI: 10.1038/s41467-026-69049-0）。该工作首次在电子化合物中通过阴离子电子实现dice晶格，并发现dice电子平带，为研究强关联量子物态提供了理想平台。香港科技大学（广州）为论文第一单位。

文章题目

Experimental realization of dice‑lattice flat band at the Fermi level in layered electride YCl

作者信息

李昊翔课题组博士生耿松源为论文第一作者，香港科技大学（广州）先进材料学域李昊翔助理教授与周桐助理教授为本文共同通讯作者。其他作者如王信、郭日思、邱晨、陈方杰、王群、李康杰等以及科罗拉多大学、合肥同步辐射光源与英国Diamond光源的合作者们也为本研究做出显著贡献。

论文链接

https://doi.org/10.1038/s41467-026-69049-0

资助致谢：

本研究工作得到了国家自然科学基金、广东省科技厅、广东省自然科学基金等机构与项目的资助。特别感谢香港科技大学（广州）材料表征和制备中央实验室（MCPF）、现代物质实验室（MML）与绿色e材料实验室（GeM）为本研究工作的开展提供的重要帮助。

研究背景

平带（flatband）电子已成为近年来凝聚态物理研究的重要前沿之一。当平带位于费米能级附近时，电子–电子相互作用被显著增强，从而为非常规超导、磁性有序、拓扑量子态及分数量子霍尔效应等强关联现象的产生提供了理想平台。尽管平带结构已在kagome晶格和摩尔超晶格等体系中得到实验验证，但这些体系普遍伴随较高的结构或能带复杂性；相比之下，拓扑性质更为丰富且能带结构更为简洁的dice晶格自1986年提出以来，始终未能在真实材料中实现。这使dice平带结构长期仅停留在理论层面，成为凝聚态物理领域中一个持续近四十年的关键空白。

研究成果简介

利用电子化合物（electride）中自发形成的间隙阴离子电子晶格，港科大（广州）研究团队提出并实验验证了一条构筑dice晶格的全新策略。该团队以电子化合物YCl为研究原型，通过角分辨光电子谱（ARPES）实验，首次在真实晶体材料中，直接观测到dice平带电子结构。实验测得的能带结构与dice晶格紧束缚模型高度吻合，填补了自1986年dice晶格模型提出以来持续近四十年的实验空白。另外，该工作所实现的dice晶格体系在低能尺度上展现出高度简洁且可控的电子结构，为研究平带条件下的关联量子现象，包括拓扑磁有序、非常规超导及分数量子激发等，提供了理想平台。

更为重要的是，区别于传统原子晶格，本工作开创了一种“以电子构筑晶格”的研究方向。在电子化合物中，远离原子而半局域在层间间隙的电子，可作为稳定且周期性排列的“晶格构筑单元”。在不破坏原晶体对称性的前提下，这些间隙中的电子可自主形成电子晶格并主导电子能带结构。这种“以电子构筑晶格”的创新思路，突破了常规原子晶体的约束。综上，本研究不仅确立了YCl作为首个dice金属原型体系，更以电子晶格为全新切入点，为探索量子材料开辟了全新的研究方向。

李昊翔课题组

香港科技大学（广州）李昊翔课题组诚邀有志从事凝聚态物理研究的博士研究生加盟。

课题组负责人李昊翔博士毕业于University of Colorado Boulder，获得物理学博士学位。他曾在美国橡树岭国家实验室担任博士后研究员，后加入香港科技大学（广州）。课题组主要利用角分辨光电子谱与各类X射线/电子散射技术，探索由电荷、自旋和晶格相互作用中产生的量子多体态。李博士以第一作者/通讯作者身份在Science Advances、Nature Communications (×5)、Physical Review X、Advanced Materials、National Science Review等期刊上发表了多篇研究论文。

关于导师科研情况的详细介绍和联系方式，可以参考：

https://facultyprofiles.hkust-gz.edu.cn/faculty-personal-page/LI-Haoxiang/haoxiangli