美國萊斯大學戴鵬程教授，李鈺博士，以及北京師范大學殷志平教授課題組與中科院上海微系統所沈大偉研究員和劉中灝副研究員等課題組開展合作研究，利用中子散射，角分辨光電子能譜實驗測量和動力學平均場理論計算，對高質量的SrCo₂As₂單晶的自旋漲落和電子能帶結構進行研究，首次提供了該材料中存在與電子平帶結構有關的反鐵磁和鐵磁自旋漲落共存的直接實驗證據。相關論文“Coexistence of Ferromagnetic and Stripe Antiferromagnetic Spin Fluctuations in SrCo₂As₂”發表在Physical Review Letters 122, 117204 (2019)。

在鐵基超導材料122體系AFe₂-xCoxAs₂ (A=Ca,Sr,Ba)中，Co元素摻雜壓制了材料母體的反鐵磁序，形成自旋單態電子配對的超導體。從電子結構上看，一般認為體系的反鐵磁相和超導電性是由費米面嵌套引起的。Co摻雜在材料中引入了電子。隨著Co摻雜比例增加，體系電子關聯強度變弱，化學勢上升，費米能級附近的d_x2-y2電子軌道形成的平帶電子結構開始對材料電子性質起主要作用。

該工作結合動力學平均場理論計算和角分辨光電子能譜實驗測量，發現SrCo₂As₂費米能級附近的d_x2-y2電子軌道在動量空間G-M方向上形成平帶結構，而在其垂直方向上保持色散。中子散射測量得到材料中反鐵磁和鐵磁自旋漲落共存。鐵磁漲落的能量與電子平帶的能量相當，而計算表明總動態自旋極化率主要來自d_x2-y2軌道貢獻。因此電子平帶與材料中的反鐵磁和鐵磁自旋漲落都有密切關系。在Co重摻雜區域，d_x2-y2軌道靠近費米能級，鐵磁漲落增強。鐵磁漲落與和超導電子配對有關的反鐵磁漲落競爭，逐漸破壞了超導。該工作首次實驗揭示了鐵基超導體中電子平帶結構與磁漲落的關系，對鐵基超導材料中的多軌道物理特性，軌道依賴的電子關聯強度和超導電子配對機制的研究都有重要意義。

李鈺為該工作第一作者。殷志平，劉中灝和戴鵬程為該工作共同通訊作者。該工作得到國家自然科學基金等項目的支持。

圖（a）3d電子軌道圖。（b）理論計算的高對稱方向電子能帶圖。（c）G-M方向電子結構及連接平帶未占據態電子散射通道。（d）實驗測量的電子能帶結構。（e）理論計算的總動態自旋極化率。（f）理論計算的d_x2-y2軌道貢獻的動態自旋極化率。