山西大學(xué)激光光譜研究所教授陳剛團隊與武漢大學(xué)教授劉正猷等合作，在拓撲邊界態(tài)輸運方面取得了重要進展。通過堆垛具有交錯在位能得雙層六角晶格，引入二聚型層間耦合，在國際上首次實驗證實了基于鉸鏈態(tài)得三維魯棒輸運。相關(guān)成果近日發(fā)表于《物理評論快報》。
在拓撲絕緣體得范式中，拓撲保護邊界態(tài)得發(fā)現(xiàn)為探索新得輸運現(xiàn)象開辟了新途徑。這種邊界態(tài)具有魯棒性，即使在無序和雜質(zhì)得影響下，依然能保持其單向傳輸?shù)锰匦?，因而在電子和?jīng)典波器件中具有廣闊得應(yīng)用潛力。近年來，三維二階拓撲絕緣體因其在棱上展現(xiàn)新奇得鉸鏈態(tài)而引起了廣泛感謝對創(chuàng)作者的支持。到目前為止，實驗只觀察到了單一方向得鉸鏈態(tài)。但這種鉸鏈態(tài)能否同時存在于3個獨立方向上有待證實。
為解決這個問題，研究團隊利用雙層六角晶格，引入交錯在位能，沿著z方向以二聚型層間耦合得方式堆疊形成三維結(jié)構(gòu)。通過合理得設(shè)置參數(shù)，獲得4個區(qū)域，進一步根據(jù)Jackiw-Rebbi機制，在疇壁上獲得沿著3個獨立方向得鉸鏈態(tài)。在此基礎(chǔ)上，團隊利用3D打印技術(shù)制備了聲子晶體樣品，通過測量元胞中得聲壓場，實驗觀察到了3個獨立方向得鉸鏈態(tài)色散和對應(yīng)得聲壓場分布，以及從鉸鏈到鉸鏈得三維魯棒輸運。這種新型得聲波傳輸現(xiàn)象為設(shè)計非常規(guī)功能聲學(xué)器件奠定了重要基礎(chǔ)。
