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《自然?物理》刊登邱春印声子晶体研究成果

2019-03-09 | 【原文链?#21360;?/a>
《自然?物理》刊登邱春印声子晶体研究成果

发布时间:2019-03-05 21:16 作者: 来源:物理科学与技术学院 访问?#38382;?/p>

新闻网讯(通讯员张一飞)3月4日,Nature Physics(《自然·物理》)在线发表了物理科学与技术学院邱春印教授的最新研究成果。论文题为Acoustic Landau quantization and quantum-Hall-like edge states(《声朗道量子化和类量子霍尔边界态》)。

武汉大学为论文第一署名单位,物理科学与技术学院硕士生温辛花为第一作者,邱春印为通讯作者,美国UT Dallas大学的张帆博士参与合作。该研究受国家科技部973项目、国家自然科学基金委项目?#28982;?#37329;资助。

众所周知,在强磁场作用下,电子可呈现大量有趣的输运效应。2010年A.K.Geim等指出,对石墨烯施加恰当的应力场可诱发有效规范场、使电子发生类似于磁场中的动力学行为,这为力学操控量子输运及探索强场物理开启了新的大门。

最近,邱春印等人在声子晶体中构造、实现了巨大的空间均匀赝磁场。受益于声学宏观?#25945;?#30340;可控性,他们直接观察到了相?#26376;?#24615;声朗道量子化现象和零能级子晶格极化效应,进而展示了声学赝磁场诱导的边界态——后者尚未在石墨烯等其它二维体系中捕捉到。这些研究结果为人工均匀赝磁场体系构建了一个完整的框架,也为操控声波提供了新手段(注:不像电子,声波自身?#28304;?#22330;的响应几乎可忽略)。

(a)声赝磁场的构建,(b)声朗道能级,(c)边缘态的实验检测

和石墨烯体系产生赝磁场的三轴拉伸机制不同,当前工作提出了一?#25351;?#20026;简便的单轴形变方?#31119;?#20174;而避免产生晶格畸变,有利于在大面积范围实现均匀赝磁场。如图(a)所示,样品为椭圆散射体构成的三角晶格声子晶体,在竖直方向引入线性梯度变化的椭圆形状因子,即可产生均匀的声赝磁场。通过3D打印实际样品,对以上现象进行了实验验证,见图(b)和(c)。所有实验结果和理论预测、数值计算高度吻合。

该研究的意义在于:提供了一种极其简单的声赝磁场构建方?#31119;?#21487;推广到其它经典波体系;观察到了相?#26376;?#24615;声朗道量子化,其高态密度可为增强声辐射提供新机制;探测到了均匀赝磁场诱导的边界态,充分体现了声学体系的特色和优点。

近年来,邱春印在声子晶体拓扑物性研究方面取得重要进展,以通讯作者身份在顶级期刊上发表研究论文多篇,包括:Nature(2018)、Nature Physics(2017;2019)、Phys. Rev. Lett.(2016;2018)。2019年,入选第四批国家“万人计划”青年拔尖人才项目。

原文链接:https://www.nature.com/articles/s41567-019-0446-3

(编辑:陈丽霞)

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