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
Acoustic higher-order topological insulator on a Kagome lattice
高阶拓扑绝缘体（TI）是最近预测的一类服从扩展拓扑体边界对应原理的物质拓扑相。例如，二维（2D）二阶TI不像标准2D TI那样展现无间隙的一维（1D）拓扑边缘状态，而是具有拓扑保护的零维（0D）角状态。到目前为止，高阶TI仅在经典的机械和电磁超材料中表现出量子化的四极极化。在这里，我们实验实现了二阶TI的声学超材料。这是第一个实验实现的一种新型的高阶TI，呼吸Kagome晶格的基础上，具有零四极极化，但非平凡的散装拓扑结构的特点是量化的Wannier中心（WC）。与以前的高阶TI实现，角状态不仅取决于散装拓扑结构，但也对角落的形状，我们的实验表明，它们存在于锐角角的Kagome晶格，但不是在钝角角。这种形状依赖性允许角状态充当拓扑保护但可重构的局部共振。
2018-06-25 cond-mat.mes-hall
Engineering Majorana corner modes from two-dimensional hexagonal crystals
二阶拓扑绝缘体可以由具有强自旋轨道耦合和面内塞曼场的二维材料来设计。在超导体附近，拓扑超导相可以在二维材料中诱导，其在两个锯齿形边缘之间的相交处具有Majorana角模。采用六方晶格中的两种紧束缚模型，即每个晶格位置上的$p_{z}$或$p_{x,y}$轨道，设计了二维拓扑超导材料。在这两个模型中，诱导二阶拓扑超导体的条件需要两个子晶格中的面内塞曼场或超导体配对参数的非均匀值。第二种模型的有限尺寸效应比第一种模型的有限尺寸效应弱。
2022-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Andreev reflection mediated by topological corner states in a two-dimensional honeycomb lattice
School of Physics and Engineering, Henan University of Science and Technology（河南科技大学物理与工程学院）；College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen University（深圳大学物理与光电工程学院）；Quantum Science Center of Guangdong-Hongkong-Macao Greater Bay Area（粤港澳大湾区量子科学中心）；Department of Physics, The University of Hong Kong（香港大学物理系）
本文通过数值模拟证明，二维二阶拓扑绝缘体中的局域拓扑角态在与超导引线耦合时，可介导安德烈夫反射，并在零能附近形成完美反射峰。
2026-07-01 cond-mat.mes-hall
Topological two-dimensional Su-Schrieffer-Heeger analogue acoustic networks: Total reflection at corners and corner induced modes
在这项工作中，我们调查的声学模拟的二维苏-Schrieffer-Heeger模型的一些方面。该系统是由交替的横截面管连接在一个正方形网络，其中在狭窄的管的限制是符合二维Su-Schrieffer-Heeger模型的离散模型描述。这个模型是已知的主机拓扑边缘波，我们开发了一个散射理论来分析这些波散射边缘结构的变化。我们表明，这些边缘波进行完美的反射时，散射的角落，顺便导致一种新的方式来构建角落模式。它示出，反射是高的边缘变化，如步骤或缺陷的一个广泛的类。然后，我们研究的后果，这种高反射率有限的网络。在全球范围内，它出现的边缘，由角落或缺陷分开的每个直的部分，主机本地化的边缘模式从他们的邻居隔离。
2021-03-30 cond-mat.mes-hall physics.class-ph
Third-order Orbital Corner State and its Realization in Acoustic Crystals
本文研究了呼吸烧绿石晶格上的三阶拓扑绝缘体，通过π型跳跃实现轨道角态，并设计声学系统成功观测，拓展了拓扑轨道角态至三阶。
2025-02-28 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Valley Depolarization in Monolayer Transition-Metal Dichalcogenides with Zone-Corner Acoustic Phonons
虽然具有新颖谷功能的单层过渡金属双硫族化合物是实现谷电子器件的有希望的候选者，但对谷去极化机制的基本理解仍然不完全。基于对MoSe 2和WSe 2单层进行的泵浦-探测实验和密度泛函计算的佐证分析，我们证明了布里渊区K点处的相干声子可以有效地介导电子载流子的谷转移。在MoSe 2单层的情况下，我们将这种模式确定为弯曲声学ZA（K）模式，其具有破缺的反转对称性，因此可以在谷转移期间实现电子自旋翻转。另一方面，在单层WSe 2的情况下，其中自旋保持谷间弛豫是优选的，有效地产生具有偶反转对称性的相干LA（K）声子。这些研究结果表明，虽然谷间弛豫的具体情况取决于能带的自旋排列，但K点声子应被视为过渡金属二硫属化物单层中有效的谷去极化途径。
2020-10-22 cond-mat.mes-hall
Robustness of topological corner modes against disorder and application to acoustic networks
我们研究了Su-Schrieffer-Heeger模型在其高阶拓扑绝缘体相的二维扩展，该相已知具有角态。利用模型可分离为一维Su-Schrieffer-Heeger链的乘积，我们解析地描述了本征模，特别是零能级，其中包括位于角落的状态。然后，我们考虑网络的无序跳跃系数，保持手征（亚晶格）对称性的模型。我们表明，角模式和它的本地化属性是强大的，对混乱，如果跳跃系数有一个消失的通量适当定义的超斑。然后，我们将展示如何使用空气通道的声学网络实现这种无序模型，并确认角模式的存在和鲁棒性。
2020-12-19 cond-mat.mes-hall physics.class-ph
Transport features of topological corner states in honeycomb lattice with multihollow structure
二维系统中的高阶拓扑相位是由间隙角态所表征的，这是很难检测和利用的。在传统的Kane-Mele模型下，研究了二维蜂窝晶格拓扑角态的输运性质，其中二阶拓扑相位是由面内塞曼场诱导的.通过在蜂窝晶格中设计适当边界的多孔结构，可以产生多个角态，大大增加了观察到角态的概率。建立了一个典型的双探针实验装置，研究了具有多孔结构的菱形体系的输运特性。数值结果表明，在体绝缘体中存在全局共振态，它对应于多个角态的共振隧穿，占据了整个散射区。此外，基于多个角态的良好分离的能级，构造了单电子源。
2021-12-21 cond-mat.mes-hall
Kramers pairs of Majorana corner states in a topological insulator bilayer
我们考虑了一个由两个隧道耦合的二维拓扑绝缘体组成的系统，该绝缘体被一个顶部和底部超导体近似，它们之间的相位差为$π$。我们表明，该系统具有时间反演不变的二阶拓扑超导相，其特征在于在所有四个角的矩形样品的Kramers对马约拉纳角状态的存在。此外，我们研究了弱时间反演对称性破缺微扰的影响，并表明，在平面塞曼场导致一个更丰富的相图，表现出两个非等价的阶段，每个角落有两个马约拉纳角状态，以及一个中间阶段，每个角落只有一个马约拉纳角状态。我们从描述我们系统的连续模型中解析得出我们的结果。此外，我们还提供了独立的数值确认所产生的阶段，使用离散化的晶格表示的模型，这使我们能够证明的鲁棒性的拓扑相位和马约拉纳角状态对参数变化和潜在的混乱。
2020-11-12 cond-mat.mes-hall
Multiple higher-order topological phases with even and odd pairs of zero-energy corner modes in a $C_3$ symmetry broken model
研究扩展 Haldane 模型中 $C_3$ 对称性破缺下的高阶角模，揭示子晶格质量、Zeeman 场与 SOC 竞争如何调控零能偶极态简并及 SOT 相。
2023-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Realization of an acoustic third-order topological insulator
最近发现的高阶拓扑绝缘体（TI）开辟了新的可能性，在寻找新的拓扑材料和超材料。二阶TI已经在表现出拓扑“角状态”的二维（2D）系统以及具有一维（1D）拓扑“铰链状态”的三维（3D）系统中实现。三阶TI，其拓扑状态比体积低三个维度（因此必须是3D或更高），尚未报道。在这里，我们描述了实现三阶TI的各向异性的钻石晶格声学超材料。体声波带结构具有非平凡的拓扑结构，其特征在于量子化的Wannier中心。通过直接声学测量，我们观察到角状态在两个角的菱形结构，如预测的量子化Wannier中心。这项工作将拓扑角状态从2D扩展到3D，并可能在新型声学器件中找到应用。
2019-03-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Second Order Topological Superconductivity in $π$-Junction Rashba Layers
我们考虑一个约瑟夫森结双层由两个隧道耦合的二维电子气层与Rashba自旋轨道相互作用，近似的顶部和底部的$s$波超导体的相位差$ϕ$接近$π$。我们表明，在存在一个有限的弱面内塞曼场，双层可以驱动到一个二阶拓扑超导相，托管两个马约拉纳角态（MCS）。如果$ϕ=π$，在矩形几何中，这些零能量束缚态位于由塞曼场的方向确定的两个对角。如果相位差$ϕ$偏离$π$一个临界值，则两个MCS中的一个被重新定位到相邻角。随着相位差$ϕ$进一步增加，系统变得微小间隙。所获得的MCS是强大的静态和磁性无序。我们提出了两种实现这种模型的方案：一种是通过磁通量控制$ϕ$，另一种是在邻近诱导超导配对中增加一层随机取向的磁性杂质，负责$π$的相移.
2018-11-05 cond-mat.mes-hall
Two-Dimensional Higher-Order Topological Metals
本研究探究含交错内禀自旋轨道耦合与面内塞曼场的石墨烯，揭示其拓扑金属相及高阶拓扑金属角态的形成机制，并用输运系数与模型分析验证相关结论。
2025-09-04 cond-mat.mes-hall
Observation of fractal topological states in acoustic metamaterials
在固体材料和整数维经典波动系统中，物质的拓扑相已经得到了广泛的研究。然而，非整数维的拓扑状态在很大程度上仍未被探索。分形是一种在不同尺度上几乎相同的复杂非整数维几何。在这里，我们通过一致的理论和实验证明了声学Sierpierski分形拓扑绝缘体与非常规的高阶拓扑现象。我们发现丰富的拓扑边和角落的国家出现在我们的声学系统由于丰富的边缘和角落内的分形边界。有趣的是，边和角态的数量与体态的数量一样随系统尺寸变化，并且指数与Sierpienski地毯的Hausdorff分形维数一致。此外，出射角态呈现出非常规的光谱和波形。我们的研究为分形几何中的拓扑态开辟了一条途径。
2022-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Observation of a $p$-orbital higher-order topological insulator phase in puckered lattice acoustic metamaterials
本文利用二维磷烯褶皱晶格声学超材料，结合泵浦–探测实验、紧束缚计算与有限元模拟，证实 p 轨道和褶皱几何诱导的高阶拓扑边缘态与角态。
2024-05-10 cond-mat.mes-hall
Non-Hermitian route to higher-order topology in an acoustic crystal
拓扑相的物质进行分类的基础上，其实值色散与正交本征态一起形成非平凡拓扑。在最近发现的高阶拓扑绝缘体（TI）中，体拓扑甚至可以表现出层次特征，导致拓扑角态，如在许多光子和声学人工材料中所展示的。自然地，这些人造材料中的固有损耗由于其非厄米性质而在拓扑定义中被省略;在实践中，损耗的存在通常被认为对拓扑角态有害。在这里，我们报告的实验实现的高阶TI的声学晶体，其非平凡的拓扑结构引起的故意引入的损失。与当地的声学测量，我们确定了一个拓扑体带隙填充间隙边缘状态和间隙角状态，作为分层高阶拓扑结构的标志性签名。我们的工作建立了非厄米拓扑的高阶拓扑的路线，并铺平了道路，探索各种奇异的非厄米诱导的拓扑相位。
2020-07-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Observation of second-order topological insulators in sonic crystals
具有独特的无带隙边缘态的拓扑绝缘体已经彻底改变了对固体材料中电子性质的理解。这些无间隙的边缘状态是由拓扑不变量与广义Berry相位的体能带的量子化通过批量边缘对应，一个范例，也可以扩展到声学和光子系统。近年来，人们提出并观察到了高阶拓扑绝缘体（HOTI），其中体拓扑不变量导致了带隙边缘态和带隙角或铰链态，超越了传统的体-边缘对应关系。然而，现有的HOTI的研究仅限于紧束缚模型，不能描述传统的声波/光子晶体，由于多重布拉格散射的能带。在这里，我们报告的理论预测和实验观察的声学二阶拓扑绝缘体（SOTI）在二维（2D）声波晶体（SC）的紧束缚图片以外。我们观察到带隙的边缘状态和退化的间隙角状态，这表明批量边缘对应的层次结构的尺寸。此外，通过调节每个单胞中亚原子的角度，可以实现体态和边态的拓扑跃迁，导致体态、边态和角态之间的各种转换。声学SOTI的涌现特性为稳健局域声学模式的拓扑设计以及2D、1D和0 D模式之间的声学能量拓扑转移开辟了新的途径。
2018-07-03 cond-mat.mes-hall
Majorana corner modes and flat-band Majorana edge modes in superconductor/topological-insulator/superconductor junctions
本文研究由拓扑绝缘体薄膜隔开两个 s 波超导体构成的二维 Josephson 结，揭示面内 Zeeman 场诱导的零能 Majorana 角模及支持平带 Majorana 边缘模的节点超导相。
2022-09-29 cond-mat.mes-hall
Higher-Order Topology in Monolayer FeSe
二维二阶拓扑绝缘体（2D SOTI）中的拓扑角态一般等价于畴壁态，畴壁态起源于相移为π的两个相邻边之间的质量反转。在这项工作中，超越了传统的物理图像，我们报告了一个分数质量扭结诱导的二维SOTI单层FeSe倾斜棋盘反铁磁（AFM）秩序的解析模型和第一性原理计算。倾斜自旋相关的面内塞曼场可以间隙出FeSe的量子自旋霍尔边缘态，在矩形拐角处形成相移为pi/2的分数质量扭结，并产生分数电荷为e/4的间隙内拓扑拐角态。此外，拓扑角状态是鲁棒的本地扰动，存在于自然和非自然裂开的角落，无论边缘方向。我们的结果不仅展示了一个材料系统，以实现独特的二维原子力显微镜SOTI，但也铺平了一条新的途径，设计高阶拓扑状态的分数质量扭结与任意相移，这是预计将立即引起实验的关注。
2021-07-13 cond-mat.mes-hall
Electrical control of valley-Zeeman spin-orbit coupling-induced spin precession at room temperature
本研究利用WSe₂邻近效应调控双层石墨烯的各向异性自旋轨道耦合，在室温扩散区无外场下实现相干自旋进动，且其极化符号可电调控，为室温低能耗自旋基逻辑器件奠定基础。
2021-06-27 cond-mat.mes-hall
Higher-order Skin Effect through a Hermitian-non-Hermitian Correspondence and Its Observation in an Acoustic Kagome Lattice
本研究通过厄米-非厄米对应关系，在具有非互易跃迁的声学Kagome晶格中预测并实验观测了高阶非厄米趋肤效应，利用频谱旋转与复频率激发技术证实了声能向角点的局域化。
2024-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Realization of a Z classified chiral-symmetric higher-order topological insulator in a coupling-inversion acoustic crystal
本研究在耦合反转声学晶体中实验实现了具有多极手性数4的高阶拓扑相，该相由长程耦合主导，保护每个角上的4个拓扑角模，为量子启发传感与计算设备提供新可能。
2023-10-12 cond-mat.mes-hall
Corner states, hinge states and Majorana modes in SnTe nanowires
SnTe材料是探索拓扑结构和不同类型对称性破缺相互作用的最灵活的材料平台之一。我们研究了在塞曼场、s波超导和反转对称破缺场的各种组合下SnTe纳米线中的量子态保护拓扑态。我们揭示了正常态下鲁棒角态和铰链态的起源。在超导性的存在下，我们发现反转对称性保护的无间隙的散装马约拉纳模式，这引起量子化的弹道导线的热导。通过引入反转对称性破缺场，大量的马约拉纳模式成为缺口和拓扑保护本地化马约拉纳零模式出现在电线的两端。
2022-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Observation of an acoustic octupole topological insulator
与晶体中的能带相关联的Berry相可以导致量子化的量，例如绝缘体中的电偶极极化的量子化，称为一维（1D）拓扑绝缘体（TI）相。最近的理论已经将这种量子化从偶极推广到更高的多极矩，从而导致多极TI的发现，多极TI在边界的边界处表现出多极拓扑的级联层次：三维（3D）块体中的量子化八极矩可以在其二维（2D）表面上诱导量子化四极矩，然后沿着一维铰链产生量子化偶极矩。二维四极TI模型已经在各种经典结构中实现，表现出零维（0D）的间隙角态。在这里，我们报告的实现上的量化八极TI的平台上的三维声学超材料。通过直接声学测量，我们观察到0D角状态，1D铰链状态，2D表面状态，和3D体状态，作为从八极矩到四极矩和偶极矩的拓扑层次结构的结果。通过与另外两个具有平凡八极矩的样品的比较，进一步论证了形成非平凡八极矩的临界条件。因此，我们的工作建立了多极拓扑结构及其完整的级联层次结构的三维几何形状。
2022-09-26 cond-mat.mes-hall
Heat conduction in magnetic insulators via hybridization of acoustic phonons and spin-flip excitations
通过引入仅需Zeeman分裂和磁弹耦合的最小模型，论证声学声子与自旋翻转激发的杂化是顺磁绝缘体CsYbSe$_2$纵向热导率非单调磁场依赖性的原因，揭示了普适磁热输运现象。
2024-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Acoustic realization of quadrupole topological insulators
四极拓扑绝缘体是一种具有非平凡四极量子化的高阶拓扑绝缘体，近年来得到了广泛的研究。然而，紧束缚模型提出的这种涌现拓扑绝缘体的要求，积极和消极的跳跃系数，这给实际实现带来了障碍。本文介绍了一种设计声学跳跃符号的可行方法，并构造了第一个严格模拟紧束缚模型的声学四极拓扑绝缘体。通过检测样品的体部、边缘和拐角处的声学响应，实验证实了固有的分级四极拓扑结构。可以预期的潜在应用的拓扑鲁棒的间隙状态，如声学传感和能量捕获。
2020-12-01 cond-mat.mes-hall
Topological excitonic corner states and nodal phase in bilayer quantum spin Hall insulators
相互作用诱导的拓扑态是凝聚态物理研究的热点之一。激子凝聚体由于发现了新的候选材料及其实现奇异拓扑态的驱动力而引起了人们的新兴趣。本文研究了双层量子自旋霍尔绝缘体中激子阶数诱导的高阶拓扑结构，发现拓扑激子角态可以通过调节栅极和磁场来实现。当施加面内塞曼场时，双层体系中出现两个或四个激子边界阻挡角态，从而产生不同的可能的$s$ -波激子配对。此外，我们还发现了一个二维激子Weyl节相，它支持连接体Weyl节的平带边态。
2021-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Acoustic square-root topological insulators
平方根拓扑态是一种新的拓扑相，它的拓扑性质继承自哈密顿量的平方。通过在声学Su-Schrieffer-Heeger模型和蜂窝晶格中的连接管上添加空腔，分别在声子晶体中实现了一阶和二阶平方根拓扑绝缘体.由于平方根过程，平方哈密顿量的体隙加倍。在两个体隙中，平方根拓扑绝缘体具有多个局域模式，即，我们的计算和实验观测都证实了这一点。我们进一步提出了一个二阶平方根拓扑半金属通过堆叠的装饰蜂窝晶格的三维。
2020-08-11 cond-mat.mes-hall
Observation of Higher-Order Topological States in Acoustic Twisted Moiré Superlattice
扭曲莫尔超晶格（TMS）是具有奇异物理特性的迷人材料。尽管对电子、光子和声子的TMS进行了大量的研究，但从未见过TMS能够呈现出更高阶的能带拓扑。在这里，我们报告的声学TMS高阶拓扑状态的实验观察。通过在耦合声谐振器的双层蜂窝晶格中引入莫尔扭曲，我们发现了一个具有设计的层间耦合的制度，其中出现了具有高阶拓扑结构的相当大的带隙。这种高阶拓扑相位拥有独特的拓扑边缘和角落状态，这可以通过带隙以下的声学布洛赫带的Wannier中心来理解。我们确认实验的高阶带拓扑结构的边缘和角落的状态，使用声学泵浦探测测量的特征。通过理论和实验的补充，我们的研究为TMS的能带拓扑开辟了一条道路。
2021-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Time-periodic corner states from Floquet higher-order topology
最近发现的高阶拓扑绝缘体（HOTI）已经将拓扑材料的范例从先前限于材料边界处的拓扑状态转移到边界的边界处的那些，诸如角。到目前为止，所有的HOTI实现都假设由时不变哈密顿描述的静力平衡，而不考虑时变或非平衡性质。另一方面，人们对非平衡系统越来越感兴趣，在非平衡系统中，时间周期性驱动（称为Floquet工程）可以引起非常规现象，包括Floquet拓扑相位和时间晶体。最近的理论已经将Floquet工程和HOTI结合起来，但到目前为止还没有实验实现。在这里，我们报告的实验演示的二维（2D）Floquet HOTI在三维（3D）的声学晶格，沿z轴的调制作为一个有效的时间相关的驱动器。直接声学测量揭示了具有时间周期演化的Floquet角态，其周期甚至可以比潜在的驱动器更长，这是以前预测的时间晶体的特征。Floquet角态可以在拓扑保护下与手征边缘态一起存在，这与以前的静态HOTI不同。这些结果表明Floquet高阶拓扑具有独特的时空动力学特征。
2020-12-16 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Realization of quasicrystalline quadrupole topological insulators in electrical circuits
四极拓扑绝缘体是一类新的具有量子化四极矩的拓扑绝缘体，它支持被保护的无隙角态。报道了四极拓扑绝缘体在一系列人工材料如光子晶体、声学晶体和电路中的实验演示。在所有这些情况下，底层结构具有离散平移对称性，因此是周期性的。在这里，我们实验上实现了二维非晶准晶四极拓扑绝缘体，通过构建它们的电路，并观察到光谱和空间局域角模。在测量中，模式出现在拐角阻抗谱的拓扑边界共振。此外，我们证明了电路上的拐角模式的鲁棒性。我们的电路设计可以扩展到研究高维非周期结构中的拓扑相位。
2021-04-12 cond-mat.mes-hall
Topological materials or structures: Origin of higher-order topological states
高阶拓扑态（HOTS）在经典波系统中得到了广泛的研究。它们不存在于无限大材料的带隙中，而当无限大材料被截断为有限结构时，它们表现为带隙内局域模。在这里，我们将通过实验揭示声学系统中HOTS的起源。我们设计了完全由铰链和拐角谐振器组成的中空声学结构。我们提出的实验证明，尽管缺乏表面和散装，空心声学结构仍然可以支持拓扑保护的铰链和角的状态，表明本地配置的边界是HOTS的产生源。然后将二维和三维拓扑中空声学结构组装成复合结构，并在实验中观察了其中的稳健HOTS。我们的研究结果提供了一个基本的观点HOTS在周期性结构，我们预计，这些研究结果将铺平道路，设计新的拓扑设备的能量回收，信息处理，无损检测和声传感。
2023-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Higher-order topological semimetal in acoustic crystals
高阶拓扑绝缘体的概念赋予了材料超过一阶的拓扑状态。特别地，三维（3D）高阶拓扑绝缘体可以具有拓扑保护的1D铰链状态（称为二阶拓扑绝缘体）或0D角状态（称为三阶拓扑绝缘体）。类似地，如果3D高阶拓扑半金属在1D铰链上承载状态，则可以设想3D高阶拓扑半金属。在这里，我们报告了在3D打印的声学晶体中实现二阶拓扑Weyl半金属，其具有3D动量空间中的Weyl点，表面上的2D费米弧态和铰链上的1D无隙态。像弧面状态一样，铰链状态也连接外尔点的投影。我们的实验结果证明了高阶拓扑半金属的存在，这可能为创新的声学器件铺平道路。
2021-02-15 cond-mat.mes-hall
Hybrid acousto-optical spin control in quantum dots
Institute of Theoretical Physics, Wrocław University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫理工大学理论物理研究所）
本研究提出了一种混合声光自旋控制方法，通过光学和声学耦合实现高保真度的自旋旋转，适用于片上量子混合系统。
2025-12-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Higher-order topological solitonic insulators
对各种体系中的拓扑相和物质的研究是当前物理科学和工程中的一个中心问题。基于最近在声学和光子结构中角态的实验观察，我们从理论上研究了二维呼吸kagome晶格上磁孤子的偶极耦合回转运动。我们计算了相图和预测的Tamm-Shockley边缘模式和二阶角状态时，交替晶格常数之间的比率大于一个临界值。我们发现，新兴的角状态是拓扑鲁棒的结构缺陷和适度的障碍。微磁学模拟实现了一个很好的协议，以验证理论预测。我们的结果为研究基于磁孤子的高阶拓扑绝缘体铺平了道路。
2019-09-25 cond-mat.mes-hall
Corner states and topological transitions in two-dimensional higher-order topological sonic crystals with inversion symmetry
研究了具有反演对称性的宏观二维声波晶体，揭示了经典波系中的高阶拓扑物理。通过调整单个几何参数，可以同时控制体和边缘的能带拓扑。体带隙形成拓扑晶体绝缘体的声学模拟，其具有由于边缘上的对称性减少而带隙的边缘状态。在镜像对称的情况下，边缘态的能带拓扑可以用Zak相位来表征，这说明了能带拓扑在维度层次中的存在，这是高阶拓扑的核心。此外，边缘带隙可以在不关闭体带隙的情况下关闭，揭示了边缘上的独立拓扑转变。体布里渊区和表面布里渊区高对称点的对称本征值可以很好地描述体布里渊区和边缘布里渊区丰富的拓扑跃迁。我们进一步分析了高阶拓扑结构的收缩声波晶体略有不同的物理，但更丰富的角落和边缘的现象被揭示。在这些系统中，通过控制几何形状，可以利用丰富的多维拓扑转换在零维、一维和二维声学模式之间进行拓扑转换。
2020-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon-induced quantum ratchet in the exciton spin dynamics in diluted magnetic semiconductors in a magnetic field
磁掺杂杂质半导体因其巨大的塞曼分裂而闻名，即使在相对较小的外部磁场中，塞曼分裂也可以达到几meV。在通过光激发制备非平衡激子分布后，稀磁半导体量子阱中的自旋动力学通常由激子-杂质交换相互作用引起的自旋翻转散射过程控制。我们的理论计算表明，在这些材料中的巨大塞曼分裂与纵向声学声子的影响相结合，导致量子棘轮型动力学，导致在非常低的温度下几乎完全逆转的载流子自旋极化。此外，我们发现，一个更简单的速率方程方法的预测定性同意更先进的和数值要求的量子动力学描述的自旋动力学在很宽的温度范围内，虽然定量差异是显而易见的。
2019-02-05 cond-mat.mes-hall
Acoustic spin resonance in polariton condensates
ITMO University（ITMO大学）；University of Iceland（冰岛大学）
研究极子凝聚体中声子自旋共振现象，通过声波产生有效磁场驱动极化振荡，揭示自旋依赖相互作用和非线性特性，以及非平衡态下的双稳态行为。
2026-05-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Antiunitary symmetry protected higher order topological phases
高阶拓扑（HOT）相位特征是余维$d_c>1$的边界（如角和铰链）模式。在这里，我们确定了一个\emph{antiunitary}运营商，确保了二维热绝缘体的光谱对称性和存在的角落局域态（$d_c=2$）在精确的零能量。这样的反幺正对称性使我们能够构建一个广义的HOT绝缘体，即使在存在\emph{weak}异常霍尔绝缘体和自旋轨道密度波有序的情况下，该绝缘体仍能保持角模，其特征在于量子化的四极矩$Q_{xy}=0.5$。对于时间反演对称性破缺的HOT $p+id$超导体也可以得出类似的结论，角定域的Majorana零模即使在弱塞曼耦合和$s$波配对的存在下仍然存在。这种HOT绝缘体也可以作为三维二阶外尔半金属的构建块，支持一维铰链模式。
2020-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Engineering second order topological superconductor hosting tunable Majorana corner modes in magnet/$d$-wave superconductor hybrid platform
本文提出磁体/$d$波超导体-QSHI混合平台，利用非共线自旋织构诱导可调MCM，并通过四极绕数、有效模型与边缘理论阐明二阶拓扑相及调控机制。
2025-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Demonstration of a quantized acoustic octupole topological insulator
量子化多极拓扑绝缘体（QMTIs）是近年来从现代电极化的强度理论中发展起来的一种描述高阶多极矩的量子化拓扑绝缘体，它存在于嵌套的威尔逊圈中，并通过晶格对称性被量子化。在过去被忽视的QMTIs揭示了新类型的带隙边界，它们本身代表了低维拓扑相和拓扑保护的零维（0D）角态。受到这些开创性理论预测的启发，人们付出了巨大的努力，在各种二维（2D）超材料中进行拓扑量子化四极相位的实验观察。然而，由于严格的要求，在晶体中的反交换反射对称性，它一直是具有挑战性的，以实现更高阶的量化多极矩，如八极矩，在一个现实的三维（3D）结构。在这里，我们克服了这些挑战，并通过实验实现了声学模拟的量化八极拓扑绝缘体（QOTIs）使用负耦合谐振器。我们通过第一性原理研究证实，我们的设计具有量化的八极拓扑相位，并通过实验证明了我们的超材料中状态拓扑层次的光谱证据，观察到3阶角态，2阶铰链态和1阶表面态。此外，我们揭示了拓扑相变从高阶到低阶多极矩在声学TI的改变设计。我们的工作提供了一个新的途径，探索高阶拓扑状态（HOTS）在3D经典平台。
2019-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Direct observation of corner states in second-order topological photonic crystal slabs
近年来，不遵守体-边对应原理的高阶拓扑相被引入到电子绝缘体中，并被引入到经典系统中，其特征是带隙角/铰链态。目前，二阶拓扑绝缘体已经在机械超材料、微波电路、拓扑电路和声学超材料中得到了应用。在这里，使用近场扫描测量，我们展示了直接观察的角态的二阶拓扑光子晶体（PC）板组成的周期性介质棒上的一个完美的电导体（PEC）。基于推广的二维Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型，我们证明了角态的产生源于非零的边缘偶极极化而不是非零的体四极极化.我们展示了通过调节两个相邻棒之间的胞内距离的PC板的二维Zak相的拓扑转变。我们还直接观察到在微波政权的间隙1D边缘状态和0 D角落状态。我们的工作表明，光子晶体平板是一个直接观察拓扑态的强有力的平台，为研究高阶光子拓扑绝缘体铺平了道路。
2018-12-22 cond-mat.mes-hall physics.class-ph
Demonstration of acoustic high-order Stiefel-Whitney semimetal in bilayer graphene sonic crystals
本文利用投影对称性构建了同时具备第一和第二Stiefel-Whitney拓扑荷的声学高阶半金属，其仅由一类拓扑不变量保护两种体-边缘对应关系，并在双层石墨烯声子晶体中实验验证了同频嵌入的高质量表面态与铰链态。
2023-04-25 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
Corner Majorana states in semi-Dirac
University of Salamanca（萨拉曼卡大学）；Instituto de Estructura de la Materia IEM-CSIC（材料结构研究所 IEM-CSIC）
本文提出通过二维半狄拉克系统边缘态实现Majorana束缚态的理论框架，利用 Rashba 自旋轨道耦合与 Zeeman 场的相互作用，在有限几何中诱导角Majorana模，通过耦合 Kitaev 链描述其起源与鲁棒性。
2026-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Topological Pseudospin Hall Effect and Multi-frequency Corner Modes in Kagome-based Lattices
Tsinghua Shenzhen International Graduate School, Tsinghua University（清华大学深圳国际研究生院）；The City College of New York（纽约市立大学城市学院）；Suzhou Laboratory（苏州实验室）
本文研究了基于kagome晶格的拓扑伪自旋霍尔效应和多频角态，通过理论模型揭示了新的角态组和可调谐的伪自旋霍尔效应，为经典波系统提供了新的研究方向。
2025-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.optics
Floquet Second-Order Topological Superconductor Driven via Ferromagnetic Resonance
我们考虑一个Floquet三层设置组成的二维电子气与自旋轨道相互作用，接近耦合到一个s波超导体和铁磁共振驱动。铁磁层产生时间振荡的塞曼场，该塞曼场与感应的超导能隙竞争并导致拓扑相变。由此产生的Floquet状态支持一个二阶拓扑超导相位与一对本地化的零能量Floquet Majorana角状态。此外，相图包括Floquet螺旋拓扑超导体，托管的Kramers对马约拉纳边缘模式的保护，有效的时间反演对称性，以及一个无间隙的Floquet Weyl相。拓扑相位是稳定的，对无序和参数的变化，并在实验范围内。
2019-05-22 cond-mat.mes-hall
Floquet Second Order Topological Superconductor based on Unconventional Pairing
本文从二维和三维两个角度研究了高温平台中二阶拓扑超导相的Floquet产生。从一个$d$波超导配对间隙出发，我们周期性地踢质量项，在特定的驱动强度范围内设计动态SOTSC相。在这种动力学破缺的时间反演对称性（TRS），我们显示的出现的\textit{weak} SOTSC阶段，窝藏八个角落模式\ie两个零能量马约拉纳每个角落，与消失的Floquet四极矩。另一方面，我们的研究有趣地表明，在引入一个明确的TRS打破塞曼场，\textit{weak} SOTSC相可以转化为\textit{strong} SOTSC相，托管一个零能量马约拉纳模式的每个角落，与量化的四极矩。我们还计算Floquet Wannier光谱，进一步建立了这些阶段的\textit{weak}和\textit{strong}性质。我们数值验证我们的协议计算精确的Floquet算子在开边界条件下，然后分析验证我们的研究结果与低能量有效理论（在高频限制）。上述协议也适用于3D，其中我们在SOTSC阶段中发现一维（1D）铰链模式。然后，我们表明，这些角落模式是强大的，对中度混乱和拓扑不变量继续表现出量子化的性质，直到无序变得相当强。零能量Majorana模式在这些高阶相位的存在是由反酉谱对称性保证的。
2021-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Observation of Dirac hierarchy in three-dimensional acoustic topological insulators
狄拉克锥（DC）在从石墨烯中的无质量电子到拓扑绝缘体（TI）中的鲁棒表面态的各种独特现象中起着关键作用。最近的研究从理论上揭示了一个完整的狄拉克层次结构，包括一个八重体DC，一个四重表面DC，和一个双重铰链DC，与拓扑相的层次结构，包括一阶到三阶三维（3D）拓扑绝缘体，使用相同的3D基础晶格。在这里，我们报告的第一个实验观察的狄拉克层次的三维声学TI。使用声学测量，我们明确地揭示，在每个层次中的多重DC的提升可以诱导二维（2D）拓扑表面状态与四重DC在一阶3D TI，一维（1D）拓扑铰链状态与二重DC在二阶3D TI，和零维（0D）拓扑角状态在三阶3D TI。我们的工作不仅拓展了狄拉克物理的基础研究范围，而且为多维鲁棒波操纵开辟了一条新的途径。
2022-04-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
Four-Dimensional Higher-Order Chern Insulator and Its Acoustic Realization
我们提出了一个系统，同时是一个四维（4D）陈氏绝缘体和高阶拓扑绝缘体（HOTI）的理论研究和实验实现。该体系同时存在（4-1）维手征拓扑超曲面模（THMs）和（4-2）维手征拓扑曲面模（TSM）。我们的研究表明，THMs是由第二陈数保护，和TSM是由两个第一陈数组成的拓扑不变量，每个属于一个陈绝缘子存在于子维的保护。在合成坐标固定的情况下，实空间中的三次谐波模和三次谐波模分别表现为拓扑边模和拓扑角模，并在二维声学晶格中进行了实验观察.这些TCM与量子化偏振无关，使它们从根本上区别于现有的例子。我们进一步表明，我们的4D拓扑系统提供了一种有效的方式来操纵的频率，位置和数量的TCM，这是非常可取的应用程序。
2020-10-27 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Third-order topological insulator in three-dimensional lattice of magnetic vortices
最近的声学和电路实验已经报道了三阶（或八极）拓扑绝缘相，而它在经典磁系统中的对应物尚未实现。在这里，我们探讨了集体动力学的磁涡旋在三维呼吸长方体，并发现，涡旋晶格可以支持零维角状态，一维铰链状态，二维表面状态，和三维体状态，当交替层内和层间键长的比例超过一个临界值。我们发现，只有角状态是稳定的外部挫折，因为拓扑保护。全微磁学模拟验证了我们的理论预测与良好的协议。
2021-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
