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1、正负拓扑彩虹效应目录1 .导读1.研究亮点12 .图文速览2.导读昆明学院云南省高校人工微结构重点实验室杨海教授团队，在合成空间中 形成Weyl点，利用角度调控在样品的上边界实现正彩虹效应；利用边界截距 调控在样品的下边界实现负彩虹效应。相关成果以ProbingTwo Distinct Types of Topological Rainbow Concentrators Related to the Acoustic Valley Hall Insulator in Synthesized Three-Dimensional Space为题发表在Physical Review Applied）
2、上。昆明学院硕士研究生王镇男为第一作者，昆明学院杨海 教授为通讯作者。1 .研究灵点声学彩虹捕捉是指在不同频率的声波捕捉在不同的空间位置。一般情况 下，其原理是通过调控几何参数使声波色散关系呈现单调递增，或者单调递 减，使声波的群速（频率对波矢的梯度）度在靠近布里渊的边界慢下来，使声 波到达边界处群速度为零。在动量空间中，二重简并Weyl点，有许多奇异的性质，比方手性反常、 边界态和拓扑费米弧等。但在实空间中，探索Weyl点存在不少困难。在合成 空间中研究Weyl物理易于实空间。在我们的工作中，所谓合成空间，就是两 个物理参数外加一个几何参数，构成一个合成空间。在二维三角晶格声子晶体 中，当系
3、统具有C3V对称性时，色散在布里渊区高对称点K,K简并。通过旋转 散射体，简并翻开，形成一个完全带隙。旋转角度从-60。到60，完全带隙经 历翻开、关闭、翻开、关闭和翻开过程；在此过程中，旋转角度在 -30 （相变点）和30 （相变点）时候，本征态（声压）发生反转，谷陈数从-第1页共5页1/2,变为1/2,再变为-1/2；谷态出现鹰自旋，相位呈现2万奇点。并发现在 参数空间中的边界态费米弧，即上下边界态的费米弧连接两个具有相反手性的 外尔点。通过构建一个Zigzag超胞，通过旋转角度的调控，上边界频带出现单调递 增；但通过截断调控，下边界频带出现单调递减小。同时发现上下边界态的声 波具有单向传
4、播特性。由此性质我们设计两种不同的彩虹效应样品，即正负彩 虹效应。通过在上下边界引入缺陷，模拟发现这两种彩虹效应具有拓扑保护， 即缺陷对彩虹效应的影响很小。我们认为合成空间的Weyl点对上下边界态提 供了保护。比照常规彩虹效应，这拓扑保护的特性为样品制备、使用和寿命提 供了优势。2 .图文速览(d)(e)0 (deg)图1第2页共5页图1 （a）二维三角晶格声子晶体的结构示意图；（b）角度调 控下的声子晶体单胞的带结构；（c） 9 二 30时，声子晶体 的Berry曲率；（d）上下边界的示意图；（e）在参数空间中 （几Kf）上下边界态的等频费米弧；（f）上下边界态的本征 场（声压）分布。图2图
5、2第一条带、第二条带和上下边界态在参数空间的色散关 系（/4人）,Weyl点在参数空间（加人）的分布。第3页共5页(c)(b)Radialion boundary Hard boundary-5 8 7 6 -02 & & & & 33AouonbQJJo0.9Wmax图3正拓扑彩虹效应。正拓扑彩虹样品示意图。（b）旋转角度调控的色散关系。角度逐步增加，声波频率逐步增加，在布里渊区边界群速度几乎为零。（c）正拓扑彩虹效应的模拟图。声波频率越大，声波分布在较窄的下边界；声波频率越小，声波分布在较宽的下边界。fc)Radiation boundary Hard boundaryssAouonbcuu-0 9 833.uu8nb.?一2030max9.00 kHz图4负拓扑彩虹效应。负拓扑彩虹效应样品示意图。（b）边界截断调控的色散关系。边界第4页共5页截断逐步增加，声波频率逐渐减小，在布里渊区边界群速度几乎为零。（c）负拓扑彩虹效应模拟图。声波频率越大，声波分布在较宽的上边界;声波频率越小，声波分布在较窄的上边8.8107 6 5 &8.& (ZH*) AOUnb工8.4(ZH*) AOUnb工2520150 (deg)101020n30图5正负拓扑彩虹效应的实验测量。（a）正拓扑彩虹效应的实验测量，（b）负拓扑彩虹效应的实验测量。第5页共5页