具有4f1电子构型的重费米子材料已经获得了广泛的研究，例如其中的c-f杂化及其变温行为很好地解释了低温下比热系数的异常。然而，不同于4f1电子构型材料，对4f2电子构型材料的研究非常匮乏，尚没有对其微观电子行为的系统性实验研究。Kondo杂化行为在4f1、4f2电子构型材料中会有什么区别？这个依然是个亟待解决的问题。
填充型方钴矿结构材料CeOs4Sb12、PrOs4Sb12为这一研究方向提供了理想的平台：具备4f1电子构型的COS存在Kondo杂化导致的绝缘体转变，而具备4f2电子构型的POS是一个重费米子超导体。通过角分辨光电子能谱（ARPES）研究，我们揭示了这一区别的微观起源。二者在eV尺度上的电子结构相似[Fig. 1]，反映了ROs4Sb12 (R = 稀土元素)系统的共性。然而，导带电子和f电子的杂化差异明显。在COS中我们观察到了导带电子和f电子的强烈杂化以及因此产生的能带依赖的能隙，并通过变温实验直接观测了Kondo绝缘态的形成[Fig. 2(a)]。虽然4f2电子构型的基态亦是带磁性的自旋单态，POS中导带电子和f电子的杂化显得强度有限且非相干[Fig. 2(b)]。该现象可以通过由热激发产生的非磁性自旋三态的Kondo散射理解。我们的结果不仅推动了对COS和POS迥异物性的研究，而且为理解4f1、4f2电子构型重费米子材料提供了清晰的微观图像。

Fig. 1: CeOs4Sb12、PrOs4Sb12的电子结构。

Fig. 2: CeOs4Sb12的共振变温结果、PrOs4Sb12的共振和非共振结果对比。

文章发表于：X. Lou, T. L. Yu, Y. H. Song, C. H. P. Wen, W. Z. Wei, A. Leithe-Jasper, Z. F. Ding, L. Shu, S. Kirchner, H. C. Xu, R. Peng, and D. L. Feng, Distinct Kondo Screening Behaviors in Heavy Fermion Filled Skutterudites with 4f1 and 4f2 Configurations, Physical Review Letters 126.13 (2021): 136402