Coexisting Euler and Stiefel-Whitney Topological Phases in Elastic Metamaterials
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Stockholm University and KTH Royal Institute of Technology（斯德哥尔摩大学与皇家理工学院）；Nanjing University of Science and Technology（南京理工大学）；University of Manchester（曼彻斯特大学）；University of Cambridge（剑桥大学）
本研究通过矢量弹性波在单一系统中实现欧拉和斯蒂费尔-怀特尼拓扑相的共存，并揭示了拓扑稳定戈尔登模式退化的关键作用。
2025-03-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Elastic higher-order topological insulator with topologically protected corner states
拓扑无隙边缘态的特征在于体能带的拓扑不变量和Berry相位，提供了惊人的技术来鲁棒地控制电子、光子和声子的无反射传播。最近，一个新的家庭的拓扑相，支配的体积极化，已被观察到，导致发现的高阶拓扑绝缘体（HOTI）。到目前为止，HOTI只在离散的力学和电磁系统以及具有量子化四极极化的电路中得到了证明。在这里，我们实现了一个二维（2D）连续弹性系统的能带可以很好地描述的高阶拓扑状态。我们在实验中观察到了带隙的一维边缘态、带隙的零维角态和拓扑保护的零维角态。与平凡的角落模式相比，拓扑的，免疫缺陷，是强大的本地化在钝角，但不是锐角的角落。拓扑形状相关的角点状态为设计拓扑保护但可重构的0维局部本征模开辟了一条新的途径，并为弹性能在2维体模、1维边模和0维角点模之间的拓扑变换提供了一个良好的平台.
2018-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Topological Phase Transition in Mechanical Honeycomb Lattice
Key Laboratory of Dynamics and Control of Flight Vehicle, Ministry of Education, School of Aerospace Engineering, Beijing Institute of Technology（教育部飞行飞行器动力学与控制重点实验室，北京理工大学航空航天学院）
本文通过统一的质量-弹簧蜂窝晶格模型，理论探索了面内弹性波的多种拓扑相变，首次发现谷霍尔和陈绝缘体界面支持拓扑界面模式，并解析了拓扑不变量。
2026-06-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Elastic Valley Spin Controlled Chiral Coupling in Topological Valley Phononic Crystals
与声子谷赝自旋不同，弹性波的真实物理自旋增加了一个新的工具包，能够从局部观点设想拓扑谷声子晶体的谷自旋物理。在这里，我们报告的本地弹性谷自旋的观察以及隐藏的弹性自旋谷锁定机制之前被忽视。我们证明了谷声子态沿着拓扑界面的选择性单向路由可以通过在具有相反谷自旋对应的不同界面位置施加弹性自旋元源来逆转。通过对不同输运方向下不同界面位置处相反的局域弹性自旋密度的解析理论和实验测量，揭示了谷声子态的弹性自旋控制手征耦合的选择性方向性的物理机制.谷拓扑边声子的弹性自旋可以推广到其它拓扑态，为研究拓扑超材料提供了新的工具。
2022-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Prediction of Glass Elasticity from Free Energy Density of Topological Constraints
尽管现代材料的弹性性质至关重要，但没有一个单一的模型可以预测工业玻璃设计所需的准确度。为了解决这个问题，我们提出了一种方法来计算弹性模量的基础上自由能量密度的拓扑约束的玻璃形成网络。我们的方法显示了定量准确的协议与玻璃在各种组成的家庭。此外，使用温度相关约束理论，模量的温度依赖性也可以预测。我们的方法是通用的，理论上可以应用于任何网络玻璃。
2019-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Quantum chemical calculations to elucidate the electronic and elastic properties of topologically equivalent metal organic frameworks
本文采用从头算方法研究了三种拓扑结构相同的咪唑酯骨架分子筛ZIF-4、ZIF-62和TIF-4的弹性性质。ZIF是金属有机框架（MOF）的一个子集，其多功能性为固态科学提供了令人兴奋的机会。了解杂化材料的结构和弹性性能之间的关系，使开发新一代功能材料成为可能。在这项工作中，我们已经确定了体积（$K$），剪切（$G$）和杨氏模量（$E$），连同泊松比（$\upsilon$），和通用弹性各向异性指数（$A$ $^{\textbf{U}}$）从计算的弹性系数。张量分析的弹性常数揭示了不寻常的和高度各向异性的弹性行为。所有三种材料都表现出低的杨氏模量和剪切模量。此外，他们的灵活性纳入负泊松比（NPR）和负线性压缩性（NLC）的地区。这些ZIF晶体的弹性性质受到取代的有机键的影响。
2017-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Topological elasticity of flexible structures
柔性机械超材料具有重复的结构图案，使其具有新颖的，令人兴奋的特性，包括可编程性，异常弹性模量和非线性和鲁棒的响应。我们通过微形态连续弹性，它允许高度不均匀的变形（错过了在传统的弹性）内的单位细胞，但细胞之间的变化平稳，解决了这样的结构。我们发现，散装微观结构引起边界弹性条款。离散晶格理论已经表明，临界配位结构具有拓扑不变量，它决定了这种系统的边缘上的低能模式的位置。我们表明，在连续系统中出现了一个新的拓扑不变量，它涉及两个相对的边缘之间的这种模式的数量的差异。引导的晶格结构的连续极限，我们确定宏观实验观测这些拓扑性质，可以独立观察到一个新的长度尺度以上的微观结构。
2019-08-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Combined Fast Reversible Liquid-like Elastic Deformation with Topological Phase Transition in Na$_3$Bi
通过第一性原理计算，我们确定了Na $_3$ Bi在0.8 GPa以上从六方基态到立方$cF$ 16相的结构相变，与实验结果一致.在释放压力时，Na $_3$ Bi的\emph{cF} 16相在环境条件下是机械稳定的。计算表明，$cF$ 16相是拓扑半金属，与众所周知的HgTe相似，并且它甚至表现出异常低的$C^\prime$模量（仅约1.9 GPa）和巨大的各向异性，$A^u$高达11，在所有已知的立方晶体的弹性行为中第三高值。这些事实使得\emph{cF} 16型Na $_3$ Bi非常软，在（110）$<$ 1 $\overline{1}$ 0 $>$滑移系统中具有液体状弹性形变。重要的是，伴随着这种变形，Na $_3$ Bi显示出从拓扑半金属状态在其无应变立方相到拓扑绝缘状态在其扭曲相的拓扑相变。由于$C^\prime$的弹性形变几乎不消耗能量，是一种可逆的、类液体的软变形方式，因此\emph{cF} 16型Na $_3$ Bi有望提供一种拓扑绝缘体和拓扑半金属之间的快速开关方式，这将有利于量子电子器件的实际应用。
2015-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Electron-elastic-wave interaction in a two-dimensional topological insulator
研究了HgTe和InAs-GaSb量子阱中电子与弹性波的相互作用。著名的Bernevig-Hughes-Zhang模型，用于二维（2D）拓扑绝缘体（TI）的$4\times 4$模型被扩展以包括描述电子和弹性波之间的耦合的项。这种相互作用的2DTI和边缘状态的输运性质的影响进行了讨论。由于类电子和类空穴载流子由于2DTI的立方对称性而与弹性波不同地相互作用，因此可以利用弹性波来调谐/控制2DTI中的载流子的传输性质。扩展的2DTI模型也提供了可能性，调查的边缘状态的2DTI更现实的后向散射。
2015-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
3D Topologically Polarized Elastic Metamaterials Enable Asymmetric Energy Isolation at Low Frequencies
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Nanjing University of Science and Technology（南京理工大学）
研究3D拓扑极化弹性超材料，通过含弯曲刚度的3D结构实现全向拓扑弹性，将零频状态提升为有限频模式，局域于单个边界，实验和数值结果证实其能实现强大非对称能量隔离，为3D超材料应用提供范例。
2026-07-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Structural, Vibrational, Elastic and Topological Properties of PaN Under Pressure
电子，结构，振动和弹性性能的PAN已在环境和高压下进行了研究，使用第一原理方法与几个常用的参数化的交换相关能。广义梯度近似（GGA）令人满意地再现了基态性质。在压力下，发现PaN经历了一个结构转变，从NaCl的R-3 m结构附近的58 GPa。（1，0，0）和（1，1，0）方向的声学声子支的高压行为以及C44弹性常数的异常，表明结构发生了转变。在GGA交换关联下，电荷密度的拓扑转变发生在结构转变附近，这可以被视为量子相变，其中序参量服从平均场标度律。然而，当调用其他交换相关泛函（局域密度近似（LDA）和混合泛函）时，拓扑转变是不存在的。因此，这构成了一个例子，GGA和LDA导致定性不同的预测，它是非常感兴趣的实验研究是否发生这种拓扑转变。
2013-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Topological Linking Determines Elasticity in Limited Valence Networks
本研究结合流变学、共聚焦成像与分子动力学模拟，发现DNA纳米星水凝胶中环状基序间的拓扑交联在较高浓度下主导其弹性响应，揭示了“拓扑弹性”这一被忽视的机制。
2025-01-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Topological Phononic Crystals with One-Way Elastic Edge Waves
我们报道了一种新型的声子晶体的拓扑非平凡的带隙的纵向和横向偏振，从而保护单向弹性边缘波。在我们的设计中，陀螺惯性效应被用来打破时间反演对称性，实现电子量子霍尔效应的声子模拟。我们研究了六边形和正方形陀螺晶格的响应，并观察到散装陈数为1和2，表明这些结构支持单模和多模边缘弹性波免疫后向散射。这些强大的单向声子波导可能会导致一类新型表面波器件的设计，广泛应用于电子，电信和声学成像。
2015-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergent elasticity linked to topological phase transitions controlled via molecular chirality and steric anisotropy
空间调制结构的自组织与均匀状态的相变具有不同的性质。Skyrmions和half-skyrmions（merons）是这种结构的代表，并通过控制拓扑相位用于设计磁电，光学和机械响应材料。然而，在分子固体中的skyrmions和half-skyrmions的研究很少，虽然有一个普遍性的理论描述之间的磁性和分子系统的手征相互作用。在这里，我们开发了一个简单的物理系统，用于控制在一个固体与手征的拓扑相位。我们发现，从各向异性空间相互作用和分子间扭曲的弹性场的出现是控制螺旋和半skyrmion结构的关键。利用出现的弹性场和分子取向之间的耦合，我们成功地控制拓扑相位的温度，外部电磁场，和各向异性应力。涌现弹性的概念提供了一个控制系统，用于设计具有可调电和磁机械性能的分子和大分子固体。
2021-07-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Enhanced elastic stability of a topologically disordered crystalline metal--organic framework
本研究通过对比拓扑非周期MOF（TRUMOF-1）与有序MOF-5，发现非周期拓扑可抑制弹性不稳定性，增强框架弹性稳定性，为框架材料力学设计提供反直觉新思路。
2023-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Nonuniform growth and topological defects in the shaping of elastic sheets
对响应性聚合物凝胶的非均匀生长进行编程已经成为将片材成形为规定的三维形状的有力工具。我们证明了零高斯曲率的形状，除了在奇点，产生的增长诱导屈曲的薄弹性片是相同的拓扑缺陷的Volterra建设中，确定的边缘的本质上是平坦的表面所产生的。有了这种联系，我们研究的问题，选择一个最佳的增长模式为规定的可展表面，找到一个基本的权衡之间的最佳设计和所得到的形状的准确性，可以量化的长度沿边缘应被确定。
2013-12-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Topological Node-Lines in Mechanical Metacrystals
拓扑声波和弹性波是近年来兴起的一个令人兴奋的交叉学科领域，目前主要集中在低维结构和模型系统上。在这里，我们展示了数值模拟的弹性波拓扑节点线在三维机械超晶带状或鼓面状表面状态。这些二维拓扑表面状态提供了前所未有的，强大的亚波长限制的弹性波。从材料和对称性两个方面揭示了拓扑力学超材料的设计原则，并将其与基本守恒定律和非对称空间群联系起来。我们的研究为三维机械超材料和拓扑波动力学之间的协同作用铺平了道路。
2017-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of topological valley modes in an elastic hexagonal lattice
本文报道了二维弹性六角晶格中拓扑保护边缘波的实验观测结果。晶格被设计为具有K点狄拉克锥，其与表征这种连续结构的其他众多弹性波模式很好地分离。我们利用在节点的局部质量的安排，打破镜像对称的单位细胞水平，这打开了一个频率带隙。这产生了非平凡的能带结构，其支持沿着通过镜像对称获得的晶格的两个实现之间的界面的拓扑保护的边缘状态。详细的数值模型支持调查的边缘状态的发生，而它们的存在是通过全场实验测量验证。测试结果表明，限制的拓扑保护边缘状态沿预定义的接口，并说明缺乏显着的后向散射在尖锐的角落。在一个平凡的波导，否则均匀的周期性晶格上进行的实验揭示了无法传播的扰动和它的灵敏度，背散射，这表明优越的波导性能的类的非平凡的接口在这里调查。
2017-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
Structural, elastic, electronic, bonding, and optical properties of topological CaSn3 semimetal
拓扑Weyl半金属CaSn 3属于AuCu 3型立方结构，是一个重要的电子系统，无论是从基础物理还是应用前景的角度来研究。本论文采用密度泛函理论对CaSn_3的结构、弹性、力学、电子、成键、费米面和光学性质进行了详细的研究。弹性常数和模量的综合研究表明，CaSn3具有低水平的弹性各向异性，合理良好的机械加工性，混合键合特性与离子和共价键的贡献，脆性和相对较高的维氏硬度与低德拜温度。粘结人口的分析支持的粘结性质所示的弹性参数。体电子能带结构揭示了清晰的半金属特征，在费米能级附近具有签名狄拉克锥状色散。在费米能级的状态的电子能量密度中的赝隙将键合峰和反键峰分开指向立方CaSn 3的显著电子稳定性。费米面主要由类电子片组成，很少有小孔。能带结构在k空间中是相当各向同性的。光学常数显示出有趣的特性。的反射率光谱显示几乎非选择性的行为在很宽的范围内的光子能量，包括红外到中紫外区域。在宽光谱范围内的高反射率使CaSn3成为反射涂层的合适材料。CaSn3是一种有效的紫外线吸收剂。折射率在红外线到可见光范围内非常高。所有的能量依赖的光学参数表现出明确的金属签名，并在完全符合基本的体电子态密度计算。
2019-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio approach to the elastic, electronic, and optical properties of MoTe2: A topological Weyl semimetal
拓扑Weyl半金属MoTe_2，在正交相，无论从基础物理还是潜在应用的角度来看，都是一个重要的体系。在这项研究中，我们采用密度泛函理论研究了MoTe 2的弹性、电子、成键和光学性质。弹性常数和模量的研究表明，MoTe 2是一种相对较软的材料，具有高水平的可加工性。满足机械稳定性条件。该化合物具有弹性和力学各向异性，易发生脆性断裂。弹性参数表明，共价键和金属键都存在于MoTe2。这是支持的电荷密度分布图和Mulliken和Hirshfeld键的人口分析。计算了德拜温度。德拜温度的相对较低的值也支持结合强度弱的情况。体电子能带结构的计算显示了半金属性质的明确迹象。费米能级的电子态能量密度中的赝能隙表明高水平的电子稳定性。在费米能级附近观察到类似狄拉克锥的特征。存在显著的电子各向异性。在晶体学c方向上运行的带是非色散的，具有高载流子有效质量。光学常数的研究表明，MoTe 2具有良好的反射特性，在很宽的光谱范围内，包括红外到紫外区域。该化合物在可见光范围内也具有高折射率。MoTe 2是光学各向异性的，反映了电子能带结构的各向异性性质。与能量有关的光学参数显示出金属的特征，并与电子态密度计算结果完全一致。
2019-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Electrically powered locomotion of dual-nature colloid-hedgehog and colloid-umbilic topological and elastic dipoles in liquid crystals
液晶中的胶体颗粒倾向于在周围各向异性主体介质内诱导分子排列的拓扑缺陷和扭曲，这导致弹性介导的相互作用对于各向同性流体主体内的对应物不可及。这样的粒子诱导的电晕的扰动的有序是高度响应于外部电场，即使当远离粒子的均匀对齐的主介质表现出没有响应于低于重新对齐阈值的字段。在这里，我们利用这些简单的电反应的非互惠性质来证明胶体运动。电场的振荡促使胶体包裹体周围偶极弹性畸变的电晕重复变形，其在适当设计的电驱动下使位移方向同步。我们观察到的胶体刺猬偶极子伴随着脐缺陷的倾斜方向性场（c-场），随着纹理的弹性变形，随着施加电压的变化而演变。在打开和关闭电压时，粒子周围的指向矢和c场畸变的时间非平衡演化在时间反转时不是不变的，这促使横向平移和相互作用与平衡条件下这些胶体可获得的显著不同。我们的研究结果可能会导致技术和基础科学的应用程序的胶体模型可重构的胶体系统和介观结构的材料与预先设计的时间演变的结构和组成。
2021-12-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Elastic and transport properties of topological semimetal ZrTe
拓扑半金属在电子学、自旋电子学和量子计算中有着重要的应用。最近，由于外尔费米子和无质量三重简并节点的共存，ZrTe被预测为一种新型的拓扑半金属。本文采用第一性原理计算和半经典玻尔兹曼输运理论相结合的方法研究了ZrTe的弹性和输运性质。计算了ZrTe的弹性常数，证明了ZrTe的力学稳定性，并计算了ZrTe的体积模量、剪切模量、杨氏模量和泊松比。结果表明，自旋轨道耦合（SOC）对ZrTe的Seebeck系数有轻微的增强作用，在300 K时，ZrTe的a（b）和c方向的Seebeck系数分别为46.26 $μ$ V/K和80.20 $μ$ V/K.通过比较ZrTe（300 K）的电导率实验值和计算值，确定了散射时间为1.59 $\times$ $10^{-14}$ s。沿a（b）和c方向的预测室温电子热导率分别为2.37 $\mathrm{W m^{-1} K^{-1}}$和2.90 $\mathrm{W m^{-1} K^{-1}}$。室温晶格热导率沿a（b）和c方向预测为17.56 $\mathrm{W m^{-1} K^{-1}}$和43.08 $\mathrm{W m^{-1} K^{-1}}$，显示出非常强的各向异性。计算结果表明，同位素散射对晶格热导率有明显的影响。值得注意的是，平均室温晶格热导率的ZrTe是略高于同构MoP，这是由于较大的声子寿命和较小的Gr $\mathr…
2017-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Characterizing the intermediate phases of elastic networks through topological analysis
我回顾计算研究的不同模型的弹性网络自组织导致存在一个全球均衡（刚性，但无应力）或近均衡的中间阶段。这里考虑的所有模型的一个共同特点是，只考虑弹性网络的拓扑结构;这允许使用一个非常有效的约束计数算法，卵石游戏。在没有平衡的键插入模型中，中间相是刚性的，概率为1，但无应力;在平衡模型中，中间相的网络保持在刚性边缘的自组织临界状态，在膨胀和非膨胀之间波动，但几乎保持均衡。我也认为这些模型的连接类似物，其中一些对应于充分研究的情况下，无环渗流和另一种中间相，现有的，但nonpermeating应力，进行了研究。
2008-07-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Structural, elastic, electronic, bonding, thermal, and optical properties of topological Weyl semimetal TaX (X = P, As): Insights from ab-initio calculations
本文采用第一性原理方法，采用密度泛函理论，对TaX（X = P，As）的结构、弹性、力学、电学、成键、声学、热学和光学性质进行了详细的研究。弹性常数和模量的综合研究表明，钽和钽砷具有低至中等水平的弹性各向异性（取决于措施），合理良好的机械加工性，混合键合特性与离子和共价键的贡献，脆性和相对较高的维氏硬度与低德拜温度和熔化温度。计算了TaX（X = P，As）的最小热导率和各向异性。键族分析支持弹性参数预测的键合性质。体电子能带结构计算揭示了清晰的半金属特征与签名狄拉克锥附近的费米能级色散。在费米能级上的态的电子能量密度中的赝能隙将成键态和反键态分开，表明四元TaX（X = P，As）具有显著的电子稳定性.的反射率光谱显示几乎非选择性的行为在很宽的范围内的光子能量，包括可见光到中紫外区域。在宽光谱范围内的高反射率使TaX适合作为反射涂层。TaX（X = P，As）是非常有效的紫外线吸收剂。由于电子能带结构的各向异性性质，这两种化合物都具有适度的光学各向异性。折射率在红外到可见光范围内非常高。所有的能量依赖的光学参数显示金属的功能，并完全符合基本的体电子态密度计算。
2020-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear optical absorption and photocurrents in topological insulators
在光强非线性的情况下，发展了拓扑绝缘体表面态和边缘态线偏振光和圆偏振光的光吸收理论。在高光强$I$下，表面态的吸光度和边缘态的吸收宽度均随$1/\sqrt{I}$减小。考虑了光激发电子和空穴的弹性散射。在高强度的吸收漂白示出强烈抑制的弹性散射。在表面态的单光子和双光子吸收的线性圆二色性，出现在非线性强度制度，由于光生载流子的弹性散射减少。二维拓扑绝缘体边缘态的吸收也依赖于弹性散射率的抑制，当它比能量弛豫率强时。线性二向色性-偏振面取向上的吸收长度的依赖性-在任意的光强度进行了研究。我们表明，一定程度的线性二向色性是由弹性和非弹性弛豫时间的比率。由线偏振光和圆偏振光在边缘态中产生的光电流改变它们的强度依赖性，从低$I$下的线性依赖性到高强度下的$\propto \sqrt{I}$。光电流的偏振和强度的变化强烈依赖于弹性散射率。所考虑的效果可以观察到在太赫兹频率范围内，在现代实验中使用的激光强度。
2021-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Catapulting of topological defects through elasticity bands in active nematics
活性材料是指那些个别的、不协调的局部应力使材料在全球范围内失去平衡的材料。这种组装的例子可以在从鱼群到细胞骨架的各个尺度上看到，并支撑着许多重要的生物过程。概括这种主动系统的基本特征的合成实验几十年来一直是研究的对象，因为它们的简单规则使我们能够阐明集体运动的物理基础。一种特别感兴趣的系统是有源液晶（LC）。由于它们被充分理解的被动物理学，LC提供了一个丰富的平台来询问主动压力的影响。流动和稳态结构，出现在一个活跃的LC已被理解为导致的竞争弹性和当地的活动。然而，大多数研究只考虑了弹性阻力的大小，而没有考虑其特性。在这里，我们研究了一种液晶，并选择性地改变材料的展曲和弯曲弹性的比例。我们发现，在增加的的弯曲弹性，特别是驱动器的材料进入一个异国情调的稳定状态，细长的区域的急性弯曲变形或“弹性带”占主导地位的结构和动力学。我们发现，这些乐队强烈影响缺陷的动力学，包括快速运动或“catalyting”沿这些乐队之一的解体，从而将弯曲变形到缺陷运输。因此，我们报告了一种新的动力学状态，产生的竞争之间的弹性和主动应力。
2022-03-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Full elasticity tensor from thermal diffuse scattering
我们提出了一种方法，从单晶衍射实验中使用单色X射线精确测定的全弹性张量。对于两个基准系统方解石和氧化镁，我们表明，在布拉格反射附近的热漫散射的测量提供了一套完整的弹性常数的准确值。这种方法允许一个可靠的和无模型的弹性性能的测定，并可以在同一个实验中与晶体结构的调查一起进行。
2016-08-29 cond-mat.mtrl-sci
DFT based investigation of bulk mechanical, thermophysical and optoelectronic properties of PbTaSe2 topological semimetal
PbTaSe 2是一种非中心对称的拓扑半金属。在这项工作中，我们探讨了结构，弹性，机械，键合，电子，声学，热，光学性能的PbTaSe2。电子键结构的计算确认半金属字符。费米表面拓扑结构显示电子和空穴片。单晶弹性常数表明PbTaSe 2是弹性稳定的。该化合物是软的，脆的，同时具有高度的可加工性。它还具有非常高的干润滑性。各种各向异性指标表明，PbTaSe2是弹性各向异性的层状字符。研究了声子动力学。声子色散曲线表明，该化合物是动态稳定的，在声学和光学分支之间有明显的频率间隙。PbTaSe 2的德拜温度、声子热导率和熔化温度较低。该化合物具有中等的Grüneisen参数。成键特征以离子键为主，同时也有金属键的贡献。详细研究了其光学参数。光谱显示金属特征。该化合物非常有效地反射可见光（反射率高于60%）。它也是紫外线的有效吸收剂。该化合物相对于入射电场的偏振方向表现出明显的光学各向异性。
2023-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Ultrasonic elastic responses in monopole lattice
最新的实验进展已经将手征磁体（MnSi/MnGe）中的耦合机械自由度的场景扩展到拓扑非平凡的skyrmion晶体，甚至是晶格。本文利用自旋波理论，提出了一个声学声子和磁振子相互作用的模型，用以解释具有拓扑相变的声子晶格中的实验现象，即：电子-反电子对的湮灭我们再现的各向异性磁弹性调制的弹性模量：激烈的超声软化周围的相变和多峰和沟槽的精细结构的声波平行和正交的磁场，分别。与实验结果的比较表明，Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用引起的磁弹性耦合与交换相互作用引起的磁弹性耦合相当。其他的可能性，如弹性硬化也预测。研究表明，MnGe中的非线性缺陷及其运动起着至关重要的作用。
2017-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Critical couplings in topological-insulator waveguide-resonator systems observed in elastic waves
National Laboratory of Solid State Microstructures & Department of Materials Science and Engineering, Nanjing University（南京大学固态微结构实验室与材料科学与工程系）；Jiangsu Key Laboratory of Artificial Functional Materials, Nanjing University（南京大学江苏省人工功能材料重点实验室）
研究通过弹性波平台将拓扑绝缘体引入经典波导-环谐振器配置，发现其在临界耦合状态下能有效消除回波并优化谐振特性，为信号处理和传感等应用提供新途径。
2020-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
First-principles insights into the mechanical, optoelectronic, thermophysical, and lattice dynamical properties of binary topological semimetal BaGa2
在本研究中，我们研究了结构特性，电子能带色散，弹性常数，声学行为，声子谱，光学性质，和一些热物理参数的二元拓扑半金属BaGa 2的详细通过第一性原理计算使用密度泛函理论（DFT）为基础的形式化。电子能带结构和自旋轨道耦合的态密度计算揭示了半金属性质，具有清晰的拓扑特征。计算了该化合物的最小热导率和各向异性。弹性常数、声子色散计算表明，所研究的化合物是力学和动力学稳定的。弹性常数和模量的综合研究表明，BaGa 2具有相当各向同性的机械性能，合理良好的可加工性，低德拜温度和熔点。通过电子态能量密度、电子密度分布、弹性性质和Mulliken键布居分析解释了BaG 2中的化学键。该化合物同时具有离子键和共价键。在可见光到中紫外光区域，反射率光谱显示出相对于入射电场偏振的强各向异性。在宽光谱范围内的高反射率使得BaGa 2适合作为反射材料。BaGa 2也是紫外线辐射的有效吸收剂。此外，折射率在红外到可见光范围内相当高。所有的能量依赖的光学参数显示金属的功能，并完全符合基本的体电子态密度计算。本研究的大部分结果是新颖的，可作为今后研究的参考。
2022-01-01 cond-mat.mtrl-sci
Direction-aware topological descriptors for elastic stiffness tensor prediction in porous materials
Dioscuri Center in Topological Data Analysis, Institute of Mathematics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院数学研究所拓扑数据分析迪奥苏里中心）；Institute of Experimental Physics, University of Wrocław（弗罗茨瓦夫大学实验物理研究所）；Faculty of Pure and Applied Mathematics, Wrocław University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫科技大学纯与应用数学学院）；Faculty of Mathematics and Computer Science, Adam Mickiewicz University（亚当·密茨凯维奇大学数学与计算机科学学院）；IMDEA Materials Institute（IMDEA材料研究所）
本文提出方向感知TDA框架，通过嵌入压缩轴到过滤函数中，提升多孔材料方向依赖性预测的准确性，尤其在强各向异性情况下表现更优。
2026-09-01 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Maxwell plates and phonon fractionalization
在过去的几年中，拓扑保护的力学现象已被广泛研究的离散晶格和网络，导致了丰富的发现，如拓扑边界/界面的软模式和状态的自我应力，以及单向边缘声波。相比之下，没有重复晶胞的连续弹性中的拓扑状态在很大程度上尚未被探索，但由于其制造的巨大便利性，为新理论和广泛的技术应用提供了极好的机会。本文研究了处于力学失稳边缘的连续弹性介质，将Maxwell-Calladine指数定理推广到非线性区域的连续介质，根据应力能否完全释放对弹性介质进行分类，并识别出两类具有拓扑状态的弹性介质。第一种类型，我们称之为“麦克斯韦板”，与麦克斯韦晶格有很强的相似性，并表现出亚广泛的全息软盘模式。第二种类型，出现在薄板与一个小的弯曲刚度和负高斯曲率，表现出分数激发和拓扑简并，在强烈的类比$Z_2$自旋液体和二聚自旋链。
2019-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Modeling of experimentally observed topological defects inside bulk polycrystals
本研究开发了计算多晶晶粒内实验观测缺陷弹性场的严谨方法，结合锆样品的近场高能X射线衍射显微镜测量数据，识别出亚晶界的表观旋错线缺陷并计算其弹性场。
2023-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Coupling Phase Field Crystal and Field Dislocation Mechanics for a consistent description of dislocation structure and elasticity
本研究针对PFC模型与静态FDM在位错弹性场预测上的差异，提出二者的弱耦合方法，以PFC位错密度场为FDM输入，实现位错结构与弹性的一致性描述并分析相关场的作用。
2024-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Universal Continuum Theory for Topological Edge Soft Modes
拓扑边缘零模式和状态的自应力已被深入研究离散晶格在麦克斯韦点，提供强大的性能有关的表面和界面刚度和应力集中。本文提出了一种连续介质拓扑弹性理论，并将Maxwell-Calladine指数定理推广到连续介质。该理论不仅作为拓扑麦克斯韦晶格的宏观描述，而且还将这一物理推广到连续介质。我们定义了一个\emph{gauge-invariant}批量拓扑指数，独立的微观细节，如选择的晶胞和晶格连接。该指数直接预测边缘上零模的数量，并且它自然地延伸到偏离麦克斯韦点的介质，描述拓扑零模如何变成拓扑软模。
2019-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Intrinsically polar elastic metamaterials
设计和制造具有定制机械性能的材料的能力，结合对损伤的免疫力，是材料工程的前沿。例如，在结构稳定性必须与柔软和顺应性表面相结合的应用中，例如在冲击保护和缓冲中，需要以取决于介质内部位置的弹性特性为特征的材料。弹性性能的梯度可以由单一材料建立，逐渐改变材料的体积孔隙率或其几何结构。然而，如果在生产时将这种梯度构建到材料中，随着时间的推移，损坏或磨损可能会暴露出不必要的弹性特性。在这里，我们实现了一个空间不均匀材料的设计原则的基础上拓扑带理论的机械系统。由此产生的不均匀性是稳定的，可以防止磨损，甚至可以将材料切成两半。我们展示了如何通过创建具有拓扑特性的周期性弹性材料，可以创建固有的极性行为，其中具有给定表面法线的面是刚性的，而其相对面是软的。
2017-07-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
In-situ strain tuning of the Dirac surface states in Bi2Se3 films
弹性应变具有控制拓扑材料的带隙和自旋极化狄拉克态的潜力，这可以导致伪磁场效应、螺旋平坦带和拓扑相变。然而，这些奇异现象的实际实现是具有挑战性的，尚未实现。在这里，我们表明，狄拉克表面态的拓扑绝缘体Bi 2 Se 3可以通过外部施加的弹性应变可逆地调谐。执行原位X射线衍射和原位角分辨光电子能谱测量在拉伸测试的外延Bi2Se3薄膜粘结到柔性衬底上，我们证明弹性应变高达2.1%，并量化所产生的可逆变化的拓扑表面状态。我们的研究建立了晶格和电子结构的Bi2Se3之间的函数关系，更一般地说，演示了一个新的路线走向动量分辨应变引起的能带结构变化的映射。
2018-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Design and Experimental Observation of Valley-Hall Edge States in Diatomic-Graphene-like Elastic Waveguides
我们报告的设计和实验验证的二维声子弹性波导表现出拓扑谷霍尔边缘状态。波导的晶格结构受到双原子石墨烯的启发，并且通过几何压痕将其压印在最初的平板中。压痕分布根据一个六角形的晶格结构，保证了狄拉克色散的存在，在布里渊区的边界。从该基本材料开始，能够支持边缘状态的畴壁可以通过对比具有通过使用局部谐振元件实现的空间反演对称性（SIS）破缺的波导来获得。我们的理论研究表明，这种材料映射到声学模拟的量子谷霍尔效应（QVHE），而数值和实验结果证实存在的保护边缘状态沿壁的拓扑结构不同的域。
2017-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Measurement of an Exceptionally Weak Electron-Phonon Coupling on the Surface of the Topological Insulator Bi$_2$Se$_3$ Using Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy
拓扑绝缘体上的无带隙表面态可以避免非磁性杂质的弹性散射，这使得它们成为低功率电子应用的有希望的候选者。然而，对于广泛的应用，这些状态应该在环境温度下保持相干。本文利用高分辨角分辨光电子能谱研究了模型拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$表面的电子结构和散射率随温度的变化。我们发现拓扑表面态随着温度的变化而出现极弱的增宽，并且态的色散没有异常，这表明电子-声子耦合异常弱。我们的研究结果表明，拓扑表面态不仅受到保护，从杂质的弹性散射，但也从低能量声子散射，这表明拓扑绝缘体可以作为室温电子器件的基础。
2013-01-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Weak antilocalization beyond the fully diffusive regime in Pb1-xSnxSe topological quantum wells
本文报道了在弹性散射长度大于磁性长度的新机制下，对Pb_（1-x）Sn_xSe拓扑量子阱中弱反局域化（WAL）的测量和分析.我们通过发展高质量的外延和掺杂的拓扑晶体绝缘体（TCI）量子阱实现这一制度。我们得到的弹性散射长度超过100 nm，并成为可比的磁性长度。在这种输运状态下，Hikami-Larkin-Nagaoka模型不再有效。我们采用Wittmann和Schmid的模型从磁电阻中提取相干时间。我们发现，尽管我们改进的传输特性，相干时间可能会受到限制的散射通道，是不是强烈的载流子依赖性，如电子-声子或缺陷散射。
2020-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
