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详细新闻 發現拓撲表面態負折射效應 《自然》刊登劉正猷邱春印團隊最新研究成果
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详细新闻 發現拓撲表面態負折射效應 《自然》刊登劉正猷邱春印團隊最新研究成果

作者: 来源: 发布时间:2018-09-29


發現拓撲表面態負折射效應

《自然》刊登劉正猷邱春印團隊最新研究成果

新聞網訊(通訊員物苑)8月2日, Nature (《自然》)在線發表了我校物理科學與技術學院劉正猷、邱春印教授的最新研究成果。

論文題爲“Topological negative refraction of surface acoustic waves in a Weyl phononic crystal”(《外爾聲子晶體中的聲表面波拓撲負折射》),第一署名單位爲武漢大學,博士生何海龍爲第一作者,邱春印、劉正猷爲通訊作者。


日常生活經驗告訴我們,光波在不同介質的界面上會發生反射和折射。事實上,對任何形態的波場,例如聲波,這些基本的界面效應都會存在,並爲設計各種波動元器件奠定了理論基礎。早期的研究集中于均勻介質之間的界面,相對于入射波而言,折射波束出現在界面法線的兩側——現在稱爲正折射。隨著人工結構材料的發展,人們發現了另一種折射效應,即負折射。顧名思義,負折射發生在界面法線的同側。這種反常的界面效應有望用于實現光學或聲學超分辨成像。需要注意的是,這些折射過程總是伴隨著界面反射,從而降低器件的功效。

從左到右依次爲正折射、負折射、拓撲正折射、拓撲負折射;對比于普通的折射現象,拓撲正、負折射過程中的反射(虛線箭頭)完全被抑制。圖中箭頭1標記入射束,2標記反射束,3標記折射束

基于一種新型的聲學人工結構材料,即外爾聲子晶體,這項研究報道了一類全新的界面波動響應——即拓撲正折射和拓撲負折射。區別于以往的折射現象,這裏反射波完全被抑制。研究表明,這種有趣的界面現象直接和外爾聲子晶體的能帶拓撲特性有關。這項研究不僅更新了對界面聲學的理解,也將促進對固體“外爾半金屬”的物性研究。

這項工作的共同作者還包括武漢大學博士生葉莉萍、蔡祥曦、範喜迎,武漢大學教授柯滿竹,以及美國UT Dallas大學張帆博士。該研究受國家科技部973項目、國家自然科學基金委項目等基金資助。

值得一提的是,劉正猷領導的研究團隊長期研究人工結構中的聲波傳播特性,取得了一系列創新性研究成果。近三年來,分別提出聲波能谷自由度的概念、發現聲谷態拓撲邊界輸運,首次觀察了到聲子晶體中的外爾點並研究相關的聲表面波拓撲輸運性質等。基于這些研究成果,在Nature(《自然》,1篇),Nature Physics(《自然-物理》,2篇),以及Phys.Rev.Lett.(《物理評論快報》,4篇)等頂級期刊上發表了多篇高水平研究論文。

論文鏈接:

(编辑:陈丽霞 舒佩)