Topological Computation by non-Abelian Braiding in Classical Metamaterials
该研究提出在经典机械超材料中实现一维 Kitaev 拓扑超导体，利用经典 MZM 的非阿贝尔编织完成单量子比特 Clifford 门，并验证其对机械缺陷的拓扑保护。
2025-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The effect of phase mismatch on second harmonic generation in negative index materials
研究了负折射率异向介质中的二次谐波。对相应模型的理论分析表明，这种现象在常规材料和负折射率材料中有显著差异。与概念材料相反，存在非零临界相位失配。当相位失配小于或大于临界值时，相互作用编织的行为有很大的不同。
2011-02-02 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS physics.optics
Metamaterials: $\textit{supra}$-classical dynamic homogenization
超材料是一种人工合成结构，用于控制波或场，并表现出基于其化学成分的意外相互作用现象。这些现象被编码在有效的材料参数中，这些参数可以是电子的、磁性的、声学的或弹性的，并且必须在所需的频率范围内充分地表示复合材料中的波相互作用行为。在某些情况下--例如，在低频区域--存在着各种有效的方法，通过这些方法可以找到超材料中波传播的有效材料参数，然而，预测与频率相关的动态有效常数的一般问题仍然没有解决。在这里，我们获得了新的数学表达式的有效参数的二维超材料系统在更高的频率和波长比以前可能的。作为一个例子，圆柱形散射体的随机配置被认为是在各种物理环境中：声波在可压缩流体中，反平面弹性波，和电磁波。我们的结果表明我们对这些有效特性的理解发生了范式转变，具有低频范围以外功能的超材料设计现在正在开放创新。
2015-11-19 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.MP
Analysis of Nonlinear Electromagnetic Metamaterials
我们分析了通过将非线性元件或材料集成到超材料元件的电容区域中而形成的非线性超材料的特性。一个简单的均匀化过程导致的复合超材料介质的非线性极化率的一般表达式。该表达式是方便的，因为它们使散射元素的非均匀系统被描述为一个连续的介质，使用标准符号的非线性光学。我们通过对制造的超材料样品进行测量来说明我们的理论框架的有效性和准确性，所述超材料样品由开口环谐振器（SRR）的阵列组成，所述开口环谐振器（SRR）具有以类似于Wang等人的方式嵌入在电容性间隙中的封装变容二极管[Opt.Express 16，16058（2008）]。由于SRR表现出对电磁场的主要磁响应，因此变容二极管加载的SRR复合材料可以被描述为在其有效磁化率中具有非线性项的磁性材料。将复合材料视为非线性有效介质，我们可以定量评估介质的性能，以增强和促进非线性过程，包括二次谐波产生，三波和四波混频，自聚焦和其他众所周知的非线性现象。我们通过预测变容二极管加载SRR介质的有效磁导率中的强度依赖性谐振频率偏移并与实验测量值进行比较来说明我们的方法的准确性。
2010-04-16 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Expanding the horizon of automated metamaterials discovery via quantum annealing
通过机器学习设计的材料的复杂性目前受到经典计算机效率低下的限制。我们展示了如何将量子退火纳入自动材料发现，并对设计由SiO2，SiC和聚甲基丙烯酸甲酯组成的复杂热功能超材料进行了原理验证研究。我们的量子经典混合算法的经验计算时间，涉及因式分解机，严格的耦合波分析，和D-Wave 2000 Q量子退火是不敏感的问题的大小，而经典的对应经历了快速增加。我们的方法被用来设计复杂的波长选择性辐射器的结构，与现有的人类设计的替代品相比，显示出更好的一致性与热大气透明度窗口。我们的研究结果表明，量子退火为科学家提供了巨大的计算能力，可能会改变材料的设计方式。
2019-02-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Using a 1D bandgap metamaterial to build up a delay line
经典的集总元件延迟线与电感和电容的安排，以匹配标准电报员线模型，以获得慢群速度线。在本文中，我们证明了一个切实可行的方法，以获得显着的群速度降低包括利用的禁带，提出了一个一维超材料。文中讨论了这种线路的可行性，以及它传输数据的能力，并进行了实际验证。
2016-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Electromagnetically Induced Transparency and Absorption in Metamaterials: The Radiating Two-Oscillator Model and Its Experimental Confirmation
在超材料中电磁感应透明的几个经典的类似物已经被证明。一个简单的双谐振腔模型可以定性地描述它们的吸收光谱，但是不能提供关于散射特性的信息，例如，传输和群延迟。在这里，我们开发了一个替代模型，严格包括耦合的辐射谐振器的外部电磁场。这种辐射双振子模型可以定量地描述吸收谱和散射参数。该模型还预测了超材料的吸收比辐射元件的背景吸收大的窄光谱特征。电磁感应吸收的经典模拟示出发生时，辐射谐振器的耗散损耗和耦合强度都很小。这些预测随后在实验中得到证实。
2012-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Demonstration of a 3rd order hierarchy of higher order topological states in a three-dimensional acoustic metamaterial
在过去的几年中，经典波系已经构成了模拟复杂量子现象的极好平台。这种方法在光子学和声学中的拓扑现象的研究中取得了丰硕的成果：从陈氏绝缘体的手征边缘态和拓扑绝缘体的螺旋边缘态到准周期系统和合成维系统的高维拓扑态。最近，一类新的拓扑状态局域在一个D维系统的一个以上的维度，称为高阶拓扑（HOT）的状态，已被报道，提供了一个更通用的平台，以限制和控制经典的辐射和机械运动。然而，由于HOT态的实验研究迄今为止仅限于二维（2D）系统，三阶和更高阶的状态已经逃避实验观察。因此，研究高维经典系统为模拟高阶拓扑绝缘体和探索二阶以上的HOT态提供了机会。在这封信中，我们设计并实验研究了一种三维声学超材料，该材料支持三阶（0D）拓扑角状态，以及相同拓扑带隙内的二阶（1D）边缘状态，从而在三维中建立了完整的HOT状态层次结构，在相同的拓扑带隙内稳健地共存。超材料是在一个多功能的增材制造平台上实现的，该平台可以实现超原子和超分子的快速原型制作，这些超原子和超分子可以被卡在一起以形成具有复杂几何形状的3D超材料。组装的3D拓扑超材料表示由相互连接的分子制成的烧绿石晶格的声学模拟物，并且显示出拓扑体极化，导致出现定位在所有三维或二维中的拓扑HOT状态。
2019-03-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.class-ph
Fundamental mechanism underlying subwavelength optics of metamaterials: Charge oscillation-induced light emission and interference
光和导电纳米结构之间的相互作用可以导致各种新颖和迷人的现象。这些性质可能有广泛的应用，但其潜在的机制尚未完全理解。通过计算导电光栅上的表面电荷密度波，并将其与经典的表面等离子体激元进行比较，我们揭示了一个关于光与结构化导电表面上的自由电子振荡耦合的一般而具体的图像，该图像可以导致振荡的亚波长电荷图案（即，欺骗表面等离子体，但没有经典表面等离子体的色散特性）。从这些光源发出的新的小波然后相消干涉以形成倏逝波。该原理通常与其他机制（例如共振）相结合，主要是一种几何效应，可以普遍涉及包含自由电子的所有周期性和非周期性结构（包括完美导体）的光散射。欺骗表面等离子体激元图像可以为开发基于超材料的纳米光学器件提供明确的指导。
2009-03-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics physics.pop-ph
Subwavelength imaging with opaque left-handed nonlinear lens
介绍了利用非线性左手透镜产生二次谐波场实现亚波长成像的概念。我们考虑了一个复合左手材料与二次非线性响应的平板，并表明这样的平面透镜可以形成，在一定条件下，在基频不透明的源的二次谐波场的图像。
2004-04-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast Plasmonic Control of Second Harmonic Generation
高效的频率转换技术对于用于信息处理和信号调制的等离子体超颖表面的发展至关重要。原则上，非线性材料中的纳米级电场限制使得每单位体积的谐波转换效率比块体材料中可达到的更高。在这里，我们展示了有效的二次谐波产生（SHG）在锯齿形纳米间隙等离子体几何形状，产生陡峭的电场梯度的电介质超颖表面。使用超快泵浦来控制具有反转对称性的薄膜材料中的等离子体激元诱导的电场，该薄膜材料在没有等离子体激元增强的情况下不表现出偶数阶非线性光学响应。利用一种新的非线性干涉技术，对等离子体近场的时间演化进行了表征，其分辨率约为100as。在这里展示的超材料几何形状中操纵非线性信号的能力对于理解纳米材料的超快非线性响应和制造有源的光学可重构等离子体器件都是不可或缺的
2016-02-16 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Systematic Study of Amorphous ABC Heterostructures at the Atomic Scale as a Second-Order Nonlinear Optical Metamaterial
Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Australian National University（澳大利亚国立大学）；Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering IOF（弗劳恩霍夫应用光学和精密工程研究所）；GFZ Helmholtz Centre for Geosciences（德国地球科学研究中心赫尔姆霍茨协会）；Fraunhofer Institute for Microstructure of Materials and Systems IMWS（弗劳恩霍夫材料系统和微结构研究所）
研究通过原子层沉积制备无定形ABC异质结构，发现其纳米尺度形态修饰显著提升第二阶极化率，实现1032nm波长下2.0±0.2pm/V的体第二阶极化率，与传统单晶非线性材料相当。
2026-01-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Anisotropic Confinement of Chromophores Induces Second-Order Nonlinear Optics in a Nanoporous Photonic Metamaterial
二阶非线性光学是各种旨在对光进行主动操纵的器件的基础。然而，物理原理限制它的发生非中心对称，各向异性物质。这显著地限制了表现出非线性光学的基础材料的数量。在这里，我们表明，嵌入发色团在一个阵列中的锥形通道13纳米在单片二氧化硅结果介观各向异性物质，从而在混合材料显示二次谐波产生（SHG）。这种非线性光学相比，在电晕极化聚合物薄膜中实现的含有相同的发色团。它起源于约束诱导的取向秩序的细长的客体分子在纳米通道。这导致了非中心对称偶极序，从而导致了在亚波长、单孔尺度上的非线性光-物质相互作用。我们的研究表明，大规模的，自组织的纳米多孔性的整体固体的出现，以及在单孔尺度上的生色团的限制可控的取向顺序提供了一个可靠的和可访问的工具来设计具有非线性元光学材料。
2021-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
