肖孟

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科研进展

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三维声学拓扑绝缘体中的拓扑位错模式

      2022年1月,Nature Communications在线发表课题组合作成果“Topological dislocation modes in three-dimensional acoustic topological insulators”。论文第一作者是武汉大学博士后叶莉萍博士,通讯作者是邱春印、肖孟、柯满竹和刘正猷教授。

  位错(实空间拓扑)与能带拓扑(倒空间拓扑)的相互作用可以引发许多有趣的输运效应,同时拓扑位错模式也可以作为一种直接探测三维拓扑绝缘体体拓扑的观测量。然而,到目前为止,由于在构建可调位错和识别拓扑位错模式信号方面存在的巨大挑战,拓扑位错模式的观测仍缺乏可靠的实验证明。

  在这项工作中,研究人员构造了一个有位错的三维声学拓扑绝缘体,并首次给出了体-位错对应关系的明确证据。得益于在声学系统中的精细设计,研究人员不仅观察到了频率动量谱中的拓扑位错模式,而且还能观察到它们在实空间中的压力场分布。此项工作将激发对实空间拓扑与能带拓扑之间的相互作用的研究。实验表明,可以引导拓扑位错模式沿三维任意路径传播而不受任何散射,表现出了远超现有波导的效果,为信息通信和能源传输提供了新的可能性。

     

图1:三维拓扑绝缘体中由位错引导的拓扑位错模式

     

图2:声学拓扑位错模式及其拓扑输运的数值计算结果

     

图3:声学拓扑位错模式及其拓扑鲁棒性的实验展示

   全文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-022-28182-2


 


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