Kekulé调制声子晶体中的赝表面狄拉克涡旋拓扑态

作     者：刘翊贤 张志旺 程营 刘晓峻 Yixian Liu;Zhiwang Zhang;Ying Cheng;Xiaojun Liu

作者机构：南京大学物理学院近代声学教育部重点实验室人工微结构科学与技术协同创新中心南京210093 

基　　金：国家重点研发计划(2022YFA1404500) 国家自然科学基金(12074183,11922407,11834008,11874215,12104226,12225408)资助 

出 版 物：《科学通报》 (Chinese Science Bulletin)

年 卷 期：2023年第68卷第26期

页      码：3455-3463页

摘      要：近年来,拓扑学的概念被引入到声学系统,声学超材料以及声子晶体中的拓扑效应被广泛研究.其中,声学拓扑边界传输模式具有低损耗、背向散射抑制的特性和良好的鲁棒性,在声信号探测、噪声控制等方面拥有较大的应用潜力.近期,高度局域在狄拉克涡旋处的零维拓扑束缚态在多种物理系统中被发现,成为相关领域的研究热点.但是现有研究中的声学结构大多受限于二维空间,自由空间中亚波长尺度的狄拉克涡旋拓扑态亟待探索.本文基于声赝表面波实现了自由空间中的类马约拉纳束缚态,即通过在硬质基板上排布蜂窝晶格阵列的空气圆柱孔,并在系统中施加一个与格点位置相关的Kekulé调制,产生了局域在结构表面和涡旋中心的声学拓扑束缚态;证明了这种拓扑束缚态的频率固定在狄拉克频率处,且不受Kekulé调制幅度的影响.此外,进一步分别引入粒子空穴对称性保护和破缺的缺陷,验证了这种特殊的拓扑束缚态在粒子空穴对称性保护时对缺陷具有较好的鲁棒性.本研究在基于声能局域和捕获的新型声学功能器件的设计方面具有潜在的应用前景.

主 题 词：声学超材料 声子晶体 Kekulé调制 零维拓扑束缚态 

学科分类：0710[理学-生物科学类] 07[理学] 070205[070205] 08[工学] 080501[080501] 0805[工学-能源动力学] 0703[理学-化学类] 0701[理学-数学类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.1360/TB-2023-0287

馆 藏 号：203123698...