Topological phonons in an inhomogeneously strained silicon-6: Possible evidence of the high temperature spin superfluidity and the second sound of topological phonons
非均匀应变硅中拓扑声子和挠曲电子电荷分离的叠加导致声子的拓扑电子磁性。声子的拓扑电子磁性也被认为会产生稳定的自旋流或自旋超流。在这项实验研究中，我们提出了可能的证据自旋超流在非均匀应变的p-Si薄膜样品。利用非局域电阻测量揭示了自旋超流性。在10 kHz和270 K至281.55 K之间的非局部电阻测量中观察到谐振行为，这归因于第二声音。第二声和空间变化的非局域电阻相的观测是自旋超流性的证据。在Pt/MgO/p-Si样品中也观察到了空间变化的非局域电阻，且具有相反的相位。整体的非局域响应可以被视为一个驻波从时间磁矩的拓扑声子。
2021-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley-projected edge modes observed in underwater sonic crystals
近年来，声学中的拓扑物理问题引起了人们的广泛关注。然而，所有的研究都是针对弹性或空气声系统。实现水声拓扑绝缘体具有重要意义，因为水是除固体和空气之外的另一种关键声介质。在这里，我们报告了一个实验研究的山谷投影边缘状态的水声。在我们的超声扫描实验中直接观察到的边缘状态，连同谷选择性激发的坚实的证据。实验数据与数值计算结果吻合较好。可以预期的应用前景，如水下声音信号处理和海洋噪声控制。
2018-07-28 cond-mat.mes-hall
Light-sound interconversion in optomechanical Dirac materials
通过分析光力学单元蜂窝阵列上圆形量子点中光子与声子在辐射压作用下的散射与转换过程，论证了光力学狄拉克物理的产生.具体来说，我们证明了点内的极化激元准束缚态的形成，和角度依赖的克莱因隧道的光和声音的发射，这取决于入射光子的能量，光子-声子相互作用强度，和点的半径。此外，我们证明，光或声音的前向光的散射几乎可以关闭由光学调谐的法诺共振，从而该系统可以作为一个光机械翻译器在未来的光子-声子为基础的电路。
2017-08-29 cond-mat.mes-hall
Real-Time Steering of Curved Sound Beams in a Feedback-based Topological Acoustic Metamaterial
我们提出了一种基于反馈的拓扑声学超材料的概念，作为一种工具，用于实现自主和主动引导的声束沿任意弯曲的路径在自由的二维空间。超材料构建块是嵌入在平板波导中的声学换能器。传感器通过预编程控制器处理实时压力场测量结果，在闭环中生成所需的分散分布。特别是，超材料可以被编程为表现出量子拓扑波现象的类比，这使得非常规和异常鲁棒的声束引导成为可能。作为一个例子，我们实现了量子谷霍尔效应通过创建，使用同位压力反馈，在波导的交替声阻抗图案。该模式由不同形状的人工轨迹遍历，这些轨迹是实时可重构的。由于拓扑保护，板之间的声波保持定位在轨迹上，并且不会由于设计中的尖角或缺陷而反向散射。基于反馈的设计可用于实现超材料中的任意物理相互作用，包括非局部、非线性、时间相关或非互易耦合，为在同一可重新编程平台上实现新的非常规声波引导铺平了道路。然后，我们提出了一个非同位控制算法，它模仿另一个量子效应，使声束单向。
2020-10-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Asymmetric Cherenkov acoustic reverse in topological insulators
在常规材料的光学或声学中已知的切伦科夫辐射的一般现象是在那些材料中分别形成由加速到光速或声速以上的粒子发射的光子或声子的前向锥。在这里，我们建议三维拓扑绝缘体作为一个独特的平台，从根本上探索和实际利用切伦科夫效应的声学方面。我们证明了在三维拓扑绝缘体表面施加面内磁场可以在临界磁场下将前向切伦科夫声抑制到零。在临界场之上，切伦科夫声音获得纯向后性质，其极分布不同于在临界场之下产生的向前分布。这种非对称切伦科夫反转的潜在应用是在低能量电子器件的设计中，例如声学棘轮，或者通常在具有对切伦科夫耗散的方向和幅度的磁场控制的电子电路的低功率设计中。
2014-09-15 cond-mat.mes-hall
Topological sound in active-liquid metamaterials
由自推进粒子组成的液体已经通过使用分子、胶体或宏观成分在实验上实现。这些活性液体即使在没有外部驱动的情况下也可以自发地流动。与自发活动流不同，密度波在受限活动液体中的传播还没有得到很好的研究。在这里，我们利用一个合成规范场的手征流和电子的顶部的密度波之间的映射布局的人工结构的拓扑有源超材料的设计原则。我们设计的超材料，打破时间反演对称使用晶格组成的环形通道充满了自发流动的活性液体。这种有源超材料支持拓扑保护的声音模式，单向传播，没有反向散射，沿着样品边缘或畴壁，尽管过阻尼粒子动力学。我们的工作说明了如何宇称对称性破缺超材料结构结合微观不可逆性的活性物质导致新的功能，不能实现仅使用被动材料。
2016-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Chiral second-sound collective mode at the edge of 2D systems with nontrivial Berry curvature
研究了具有非平凡Berry曲率织构的二维系统的热输运。物理实现有很多：为了明确起见，我们认为未掺杂的石墨烯通过对齐的六边形氮化硼衬底的存在而间隙。同样的现象学也适用，即，在均匀磁化的存在下，3D拓扑绝缘体的表面状态。我们发现，手征谷极化的第二声集体模沿系统的边缘传播。边缘模的局域化长度的拓扑起源源于准粒子流中的反常速度项。在低温下，单粒子对横向热导的贡献被指数抑制，只有第二声模式沿边界携带热量。从沿边缘的温度的非局部测量中提取的热霍尔电导的行为的急剧变化，标志着由于第二声音边缘模式的弹道热传输的开始。
2017-01-09 cond-mat.mes-hall
Acoustic topological insulator and robust one-way sound transport
由于凝聚态物质的量子电导行为和独特的后向散射免疫传播特性，凝聚态物质的新拓扑序的发现引起了基础物理和应用物理的极大兴趣，激发了经典波系统中类似的奇异效应，导致了波传播操纵的革命。然而，迄今为止，只有少数理论模型被提出来实现声学拓扑状态。在这里，我们从理论和实验上证明了一个二维声学拓扑绝缘体与量子自旋霍尔效应的声学模拟。由于双狄拉克锥附近的能带反转机制，在两个石墨烯类声学晶体之间的界面处可以观察到声学单向赝自旋相关的传播边缘态，对应于自旋正和自旋负。我们还通过实验验证了这种单向边缘态对不同晶格缺陷和无序的相关拓扑免疫性，这些缺陷和无序总是会导致固有的传播损耗和噪声。我们发现，这种独特的声学拓扑现象可以提供一个新的有前途的应用平台，如单向声隔离器，声学模式切换器，分配器，滤波器等新型声学器件的设计。
2015-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Physical rendering of synthetic spaces for topological sound transport
合成维度可以在物理空间中呈现，这已经通过光子学和冷原子气体实现，然而，在声学方面几乎没有成功的工作，因为声波波导不能以连续的方式弱耦合。在这里，我们建立的理论原则和第一次制造的声学晶体组成的阵列的声学腔强耦合通过调制通道的证据一维（1D）和二维（2D）的动态拓扑泵浦。特别是，拓扑的边缘bulkedge和角落散装角落运输的物理说明在有限大小的声学结构。我们描绘所产生的二维和四维（4D）量子霍尔效应通过计算第一和第二陈数，并证明对几何缺陷的鲁棒性。合成维数为声学拓扑波的控制提供了一种强有力的方法，为探索四维及更高维的高阶拓扑物质开辟了一个新的平台。
2020-12-22 cond-mat.mes-hall physics.class-ph
Anomalous Cherenkov spin-orbit sound
切伦科夫效应是快速带电粒子通过透明介质的电动力学中的众所周知的现象。如果粒子在给定介质中的速度比光快，则介质发出向前的光锥。这个美丽的现象有一个声学对应物，光子的作用由声子发挥，光速的作用由声速发挥。在这种情况下，介质发出向前的声锥。在这里，我们表明，在一个系统的自旋轨道相互作用，除了这个{ \it正常}切伦科夫声音出现了{ \it异常}切伦科夫声音向前和{ \it向后}声音传播。此外，我们还证明了在切伦科夫锥角处，从正常到反常切伦科夫声的跃迁是以{ \it奇异}的方式发生的。因此，这种声学奇点的检测代表了用于测量自旋轨道耦合强度的替代实验工具。
2011-02-17 cond-mat.mes-hall
Higher-order topological spin Hall effect of sound
我们从理论上提出了一个可重构的二维（2D）六角音速晶体与高阶拓扑结构的六重，$C_6$，旋转对称性保护。通过旋转每个单胞中的三角形散射体可以控制声学带隙和能带拓扑。在非平凡相，声波晶体实现了拓扑自旋霍尔效应在一个更高的顺序的方式：（i）出现在体带隙的边缘状态表现出部分自旋动量锁定和间隙由于减少的空间对称性在边缘。(ii)另一方面，带隙的边缘态稳定了边缘带隙中出现的拓扑角态。部分自旋-动量锁定表现为远离时间反演不变动量的边缘态的赝自旋极化，其中赝自旋由声学轨道角动量模拟。我们揭示了潜在的拓扑机制，使用角拓扑指数的基础上对称表示的声学布洛赫带。
2020-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Three-dimensional valley-contrasting sound
该研究构建三维声学晶体，将能谷对比物理从二维推广至三维，实现六值能谷及表面态拓扑输运。
2024-09-18 cond-mat.mes-hall
Floquet scattering of light and sound in Dirac optomechanics
针对蜂窝状光机械单元阵列，分析了激光驱动量子点时光子与声子之间的非弹性散射和转换过程。使用Floquet理论的一个有效的两能级系统，我们解决了相关的时间依赖性散射问题，超出了标准的散射波近似方法，平面Dirac光子波击中圆柱形振荡障碍，耦合辐射场的振动自由度。我们展示了不同的散射制度，并讨论了极化激子准粒子的形成。我们表明，边带散射变得重要时，边带的能量位于附近的准能带的避免交叉。属于不同边带的Floquet态的干涉导致长波长（量子）和短波长（准经典）行为的混合，使得振荡的量子点可以用作一种光和声音的晶体管。我们评论在何种条件下，可以利用该设置来观察zitterbewegung。
2018-12-07 cond-mat.mes-hall
Acoustic Higher-Order Topological Insulators Protected by Multipole Chiral Numbers
本研究利用声子晶体首次实验实现了受多极手征数保护的高阶拓扑绝缘体，明确观测到带隙中间的多个角态，为声学传感和能量捕获等声学控制提供了新可能。
2023-05-18 cond-mat.mes-hall
Non-Abelian physics in light and sound
本文综述了利用光和声作为平台研究非阿贝尔物理的最新进展，涵盖矩阵值几何相位、非阿贝尔拓扑荷、规范场、编织及非厄米现象在光子学和声学中的实现，展望了该交叉领域的发展前景。
2023-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Valley Topological Phases in Bilayer Sonic Crystals
近年来，人工晶体中经典波的拓扑物理已成为一个新兴的研究领域。在这封信中，我们提出了一个独特的双层设计的声波晶体，是由两层耦合的六边形阵列的三角形散射体。在附加层自由度的辅助下，通过简单地旋转两层中的散射体来实现丰富的拓扑相图。在统一的理论框架下，解析地区分了两种山谷投影型拓扑隔声体，层混合和层极化拓扑谷霍尔相，分别。我们的数值计算和实验观察证实了该理论的非平凡边缘状态，沿界面传播分离不同的拓扑相位。通过层信息丰富的有趣的声学边缘状态，可以预期各种应用，例如集成器件中的声音通信。
2018-02-27 cond-mat.mes-hall
Topological transmission in Suzuki phase sonic crystals
本研究提出Suzuki相声子晶体，通过广义折叠方法揭示其准II型Dirac点与拓扑边缘态，并利用声学Shannon熵量化传输特性，设计了多功能拓扑声学器件。
2024-01-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Light-Sound Interaction in Nanoscale Silicon Waveguides
本论文主要研究奈米矽波导中近红外线与千兆赫声波的相互作用。第二章介绍了光子-声子耦合及其理论描述，描述了基本机制并发展了该过程的量子场论。第三章探讨了波导和腔中的动力学效应。证明了布里渊增益系数与真空耦合率之间的关系。第四章研究了纳米硅波导中布里渊散射的观测。波导紧密地限制$193 \, \text{THz}$光和$10 \, \text{GHz}$声振动。由于泄漏到二氧化硅衬底中，声学品质因数仍然限于约$300$。这些波导在$25 \, \text{mW}$的泵浦功率下在窄带频率中是光学透明的。除了这种放大之外，我们还将$10 \, \text{GHz}$微波信号转换到$1 \, \text{THz}$上。第五章扩展了第四章的实验工作，制作了一个由二氧化硅锚固定的完全悬浮的纳米线级联。这增强了从$300$到$1000$的机械品质因数，使得能够观察到布里渊放大超过硅中的传播损耗。放大的量主要受到随着悬架数量增加而声学质量快速下降的限制。我们提出了一种机制，以取消这种不均匀的扩大。第六章着眼于窄硅缝隙波导的潜力，以提高光机耦合。对于某些尺寸，这些波导支持光声模式，其相互作用效率比单纳米束系统高一个数量级。
2016-05-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
Zone folding induced topological insulators in phononic crystals
这封信研究了一种基于赝自旋的无流动声学拓扑绝缘体。在声子晶体中利用波带折叠的方法形成双狄拉克锥，这种方法起源于光子晶体。声子晶体的晶格对称性是通过调整晶胞中心原子的大小来打破的，以打开非平凡的拓扑能隙。稳健的声音单向传播的数值和实验证明。该研究为实现声学拓扑绝缘体提供了一种灵活的方法，在噪声控制和波导设计等应用中具有广阔的应用前景。
2017-06-18 cond-mat.mes-hall physics.class-ph
Soft self-assembly of Weyl materials for light and sound
软材料可以自组装成高度结构化的相，其在介观尺度上复制原子晶体的对称性。因此，它们提供了一个无与伦比的平台来设计用于光和声的介观结构材料。在这里，我们提出了一个自下而上的方法的基础上自组装工程师三维光子和声子晶体的拓扑保护外尔点。除了体光学响应的角度和频率选择性之外，Weyl材料还具有拓扑表面态，这使得即使在存在时间反演不变性的情况下也存在单向通道。使用组合的群论方法和数值模拟，我们确定了一般的对称性约束，自组装结构必须满足主机外尔点，并描述了如何实现这样的约束，使用自组装材料的设计和发现的一个自组装驱动的管道。我们说明了我们的一般方法使用嵌段共聚物自组装作为一个模型系统。
2018-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
High Efficiency and Low Distortion Photoacoustic Effect in 3D Graphene Sponge
光到声的转换在光谱学、应用物理和技术中起着至关重要的作用。本文报道了三维石墨烯海绵中光声转换的光热声机理。研究表明，组装在3D海绵结构中的石墨烯的机械、光学和热力学性质的独特组合允许实现前所未有的高效转换，与从红外到紫外的光波长无关。作为这种效应的第一个应用，展示了基于光热的石墨烯海绵扬声器，为从声学到超声的频率提供全数字操作。目前的研究结果表明，光的产生和声音和超声信号的控制，可能可用于各种新的技术应用，从高保真扬声器和辐射探测器的医疗设备的新途径。
2018-06-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Topological acoustics
拓扑声学是一个新兴的领域，它是凝聚态物理、机械结构设计和声学工程的交叉点。它探讨了新型人工结构的设计和建造，如声学超材料和声子晶体，利用拓扑保护来鲁棒地操纵声波。拓扑声学的早期工作仅限于复制在凝聚态系统中已经理解的拓扑相，但最近的进展已经将范式转移到探索在其他物理系统中难以实现的新拓扑概念，例如各种拓扑半金属相，以及与Floquet工程相关的拓扑相，脆弱拓扑，非厄米性和合成维度。这些发展表明了拓扑声学系统的独特优势及其在发展拓扑物理学中的作用。本文综述了声学系统中拓扑相位的基本机制、基本设计和实际实现，并对未来的发展方向和潜在的应用前景进行了展望。
2023-02-28 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Coherent generation and detection of acoustic phonons in topological nanocavities
受凝聚态物理框架中费米子系统概念的启发，最近在玻色子系统中也探索了拓扑和拓扑态。工程系统的可能性与单向波传播和防止混乱是在这个日益增长的兴趣的核心。拓扑声学效应已在各种系统中观察到，其中大多数基于kHz-MHz声波，具有厘米量级的典型波长。最近，这些概念中的一些已被成功地转移到纳米尺度多层系统中的声学声子。所报告的受限拓扑声子模式的演示是基于拉曼散射光谱，但分辨率不足以确定寿命和识别系统中的其他声学模式。在这里，我们使用时间分辨泵浦探测测量使用异步光学采样（ASOPS）技术，以克服这些分辨率的限制。通过一维GaAs/AlAs分布布拉格反射器（DBR）作为构建模块，我们设计了高频（$\sim$ 200 GHz）拓扑声学界面态。我们能够清楚地区分定态带边模式的限制拓扑状态。检测方案通过选择规则直接反映了模的对称性，证明了被测受限态的拓扑性质。这些实验使一个新的工具，在研究更复杂的拓扑驱动的声子动力学，如声子非线性和光学机械系统与同时限制的光和声音。
2018-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Experimental demonstration of topological slow light waveguides in valley photonic crystals
实验研究了谷型光子晶体中的拓扑慢光波导。我们采用了两个拓扑结构不同的VPhCs图案化的空气桥接的硅板之间形成的胡须接口。该接口支持灯光线下的拓扑和非拓扑慢光模式。利用光学显微镜观察了慢光区的拓扑模光传输，群指数为$n_{\rm g}$/$30$。此外，我们证实了即使在尖锐的波导弯曲的存在下，通过慢光模式的光传输。在拓扑和非拓扑模式之间的比较，我们发现，拓扑模式表现出更有效的波导比平凡的，阐明在慢光制度的拓扑保护。这项工作为探索与现有光子学技术兼容的拓扑慢光器件铺平了道路。
2021-02-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Topological supermodes in photonic crystal fiber
拓扑状态通过与光、声或电子的传输密不可分的整数不变量，使无序丰富的介质中的鲁棒传输成为可能。然而，挑战仍然是利用拓扑保护的长度可扩展的平台，如光纤。我们展示，通过建模和实验，在多个光导核心的主机拓扑超模光纤。我们直接测量光子缠绕数不变量表征的体积和观察拓扑引导的可见光超过米的长度尺度。此外，纤维的机械柔性允许我们可逆地重新配置拓扑状态。当光纤弯曲时，我们发现边缘态首先失去其局域化，然后由于无序而重新局域化。我们设想光纤作为一个可扩展的平台，探索和利用光子网络中的拓扑效应。
2023-02-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Topological quantum phase transition of light
本文从理论上研究了腔QED晶格中的拓扑量子相变。我们预言了腔QED晶格中三种不同模型哈密顿量的非拓扑相到拓扑相变的条件。我们通过缠绕数这一拓扑不变量来研究这些拓扑量子相变。我们认为，拓扑相的出现在这些系统中的离散Z2对称性破缺。我们表明，非拓扑状态是真空状态的系统，其中每个腔包含费米型光-物质相互作用的激发，而系统的拓扑状态包含Majorana模式的激发在晶格的端腔。
2015-06-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Control over topological insulator photocurrents with light polarization
三维拓扑绝缘体代表了一种新的量子相的物质与自旋极化的表面状态，是从反向散射的保护。这些表面态的静态电子性质已全面成像的光电子能谱和隧道光谱。理论家提出拓扑表面态也可以表现出新颖的电子对光的响应，例如拓扑量子相变和自旋极化电流。然而，光学驱动拓扑绝缘体脱离平衡的效果在很大程度上还没有被实验探索，也没有测量到光电流。在这里，我们表明，照射的拓扑绝缘体Bi 2 Se 3与圆偏振光产生的光电流，源于拓扑螺旋狄拉克费米子，反转的螺旋光反转的光电流的方向。我们还观察到一个光电流，是由光的线性偏振控制，并认为它也可能有一个拓扑表面态的起源。这种方法可以探测拓扑绝缘体的动态特性，并导致新的光自旋电子器件。
2011-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological modes and spectral flows in inhomogeneous PT-symmetric continuous media
本文研究非均匀PT对称连续介质中拓扑模式与体拓扑的关系，证明界面非厄米性不破坏谱流指标与体拓扑的联系，并在霍尔磁流体动力学模型中识别出拓扑阿尔芬声波。
2024-06-13 cond-mat.mes-hall physics.flu-dyn physics.plasm-ph
