在日本传统的篮子编织工艺中，许多手工制品中都可以看到古老的“Kagome”设计，其特点是交错三角形的对称图案，这些三角形有共同的角。在量子物理学中，科学家借用 Kagome 这个名字来描述一类原子结构与这种独特的晶格图案非常相似的材料。

自 2019 年发现最新的 Kagome 金属家族以来，物理学家们一直在努力更好地了解它们的特性和潜在应用。佛罗里达州立大学物理学助理教授光新·倪 (Guangxin Ni) 领导的一项新研究重点研究了特定的 Kagome 金属如何与光相互作用以产生所谓的等离子体极化子——材料中纳米级的电子和电磁场连接波，通常由光或其他电磁波引起。这项研究发表在《自然通讯》上。

先前的研究已经研究过普通金属中的等离子体，但对 Kagome 金属的研究还不够多，因为 Kagome 金属中的电子行为更为复杂。在这项研究中，佛罗里达州立大学的研究人员研究了金属铯钒锑(化学式为 CsV 3 Sb 5 )，以更好地了解其特性，这些特性使其成为更精确、更高效的光子技术的有力竞争者。

研究人员首次发现CsV3Sb5中存在等离子体，并发现等离子体的波长取决于金属的厚度。

他们还发现，改变照射金属的激光频率会导致等离子体的行为发生变化，将其转变为一种称为“双曲体等离子体”的形式，这种形式会扩散到整个材料中，而不是局限于表面。因此，这些波损失的能量比以前更少，这意味着它们可以更有效地传播。

“双曲等离子体极化子在天然金属中很少见，但我们的研究揭示了电子相互作用如何在纳米尺度上产生这些独特的波，”Ni 说道。“这一突破对于纳米光学和纳米光子学技术的发展至关重要。”

为了探索等离子体如何与金属相互作用，研究人员培育了 CsV 3 Sb 5单晶，然后将薄片材料放在特制的金表面上。通过使用激光进行扫描红外纳米成像，他们观察到金属的等离子体极化子(电子波与电磁场相互作用)如何以有趣的方式发生变化。

“CsV 3 Sb 5之所以有趣，是因为它如何在极小的尺度上与光相互作用，这就是所谓的纳米光学，”主要作者、佛罗里达州立大学国家高磁场实验室的研究生助理 Hossein Shiravi 说道。“我们发现，在很宽的红外光频率范围内，金属内相关的电特性会引发双曲体等离子体的形成。”

这种双曲线模式意味着能量损失更少。该团队的研究结果揭示了 Kagome 金属 CsV 3 Sb 5在不同条件下的行为方式的新信息，为研究人员提供了更准确的特性图和潜在的实际应用。

“双曲等离子体极化子可以提供一系列令人惊叹的纳米光学特性和能力，”Ni 说道。“它们有潜力推动光通信系统的发展，实现超越当前极限的超清晰成像，并使光子设备更好地工作。它们还可以用于感知环境变化和医疗诊断等事物，因为它们对周围环境有强烈的反应。这些特性使它们成为推动未来光学和光子技术发展的关键。”

CsV 3 Sb 5金属是等离子体研究的一个有希望的选择，因为它具有不同寻常的电子和光学特性，例如，它有可能迫使等离子体波向一个方向移动，这只是其中之一。纳米级成像技术的最新进展帮助研究人员完成了他们的工作。

“传统金属中通常会遇到的电子损失，以前使观察奇异的光物质耦合效应(包括双曲极化子)变得复杂，”Ni 说道。“这也是这次突破令人振奋的部分原因。继续探索非常规金属中的纳米光学现象将会很有趣，因为它们有可能为未来技术做出贡献。”

佛罗里达州立大学研究生 Aakash Gupta 也是这项研究的合著者。这项研究是与加州大学圣巴巴拉分校、田纳西州橡树岭国家实验室、中国清华大学、德国斯图加特大学、莱比锡大学和离子束物理与材料研究所的研究人员合作进行的。

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