二維笼⽬（kagome）晶格体系材料由于其独特的晶体构型和拥有平带、范霍夫奇点和狄拉克锥等特殊的电⼦结构，为研究超导、电⼦关联以及拓扑及其相互作⽤提供了⼀个理想的平台。其中笼⽬超导体AV?Sb? (A=K, Rb和Cs) 因其新颖的电荷密度波序、向列相序以及展现出的反常霍尔效应和可能的⾮常规超导电性等，尤其激发了⼈们在笼⽬体系中寻找新奇物性的⼴泛兴趣。
探索具有类似笼⽬结构的新材料和对其特征电⼦结构的表征，对理解笼⽬结构材料中的新奇现象和物性具有重要意义。
最近中国科学院物理研究所／北京凝聚态物理国家研究中⼼超导国家重点实验室SC7组博⼠杨鉴刚、解于洋等在导师周兴江研究员与赵林副研究员的指导下，由纳⽶物理与器件重点实验室⾼鸿钧院⼠、杨海涛研究员指导的赵振博⼠等提供⾼质量的笼⽬结构单晶样品，中国科学院⼤学苏刚教授指导的易鑫伟博⼠等进⾏第⼀性原理的电⼦能带结构计算，利⽤⾼分辨深紫外激光⻆分辨光电⼦能谱技术，对新型笼⽬结构化合物CsTi?Bi?的电⼦结构进⾏了系统研究，观察到多重特征电⼦结构的共存，为笼⽬结构材料的研究提供了重要信息。
CsTi?Bi?与AV?Sb?拥有类似的晶体结构，体系具有较强的⼆维性。实验观测到的CsTi?Bi?费⽶⾯与理论计算结果⾼度⼀致，说明体系电⼦关联性较弱。CsTi?Bi?的能带结构与AV?Sb?相似，但相对于AV?Sb?，其整体能带结构上移了约0.9eV，表明通过改变(V,Ti)位的原⼦，这类“135”笼⽬材料的电⼦结构可以在⼤能量范围内实现调控。
这导致在CsTi?Bi?中由笼⽬晶格特殊的电⼦波函数相消⼲涉机制导致的特征平带接近费⽶能级（-0.24eV）, 第⼀性原理计算表明平带主要由Ti-轨道的电⼦构成。同时，在该能量附近还发现多个狄拉克电⼦结构，由于特殊的能带⾊散取向，这些狄拉克点属于第⼆类或第三类狄拉克点，能带计算表明由于对称性保护狄拉克点在动量空间形成了节线。
实验同时发现该材料存在表⾯态，这与理论预期的能带反转导致的拓扑⾮平庸表⾯态相吻合。在同⼀个材料中发现多重⾮平庸能带结构共存及其可调性，这为探索和理解笼⽬材料的新奇现象和物性提供了⼀个新的平台。
相关研究成果发表在近期的Nature Communications上 [Nature Communications 14, 4089 (2023)]。上述科研⼯作得到国家⾃然科学基⾦委、科技部和科学院先导B项⽬等基⾦的资助。