《Nature Communications》报道我院蒲殷副教授、伍瑞

拓扑绝缘体具有非平庸的无能隙边界态,可以有效地抑制无序结构所引起的背散射,导致拓扑边界态比传统光学模式更加稳健。在光子学中,这种实现光捕获的边界态可以作为光子集成器件中的单向波导。 一般而言,对D维系统,很容易实现D-1维拓扑态,但D-2维就比较困难。比如二维光子系统中可以存在很多一维的拓扑边界态,但却很难在其中实现受拓扑保护的零维腔模。

日前,南京大学教授卢明辉、陈延峰团队与苏州大学教授蒋建华团队合作,在声子晶体中发现二阶拓扑相和多维拓扑相变,相关研究成果近日在线发表于《自然—物理》。

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研究人员在空气声系统中首次观测到不同空间维度的拓扑相变,并利用多维度的拓扑相和拓扑相变实现了二阶拓扑绝缘体,揭示了高阶拓扑相形成的新机制。

最近,南京大学电子科学与工程学院的蒲殷副教授与苏州大学的蒋建华教授合作,证明了在具有实空间和并行波矢空间的双拓扑结构中,可能会导致较低维度的光捕获效应。他们以二维光子晶体为载体,从理论上提出并通过微波实验研究首次在光子晶体中发现,在二维光子晶体位错位置上存在零维的位错局域态。该光子束缚态是以Jackiw-Rebbi光孤子模式出现的,与以往的腔模局域态不同,这种强约束的腔模式是稳健的、不受微扰影响。

“为了验证声二阶拓扑绝缘体,我们利用3D打印技术制备了一系列样品并在实验上进行了测量表征,不仅发现了一维的边界态,还在边界态的带隙中观测到零维的角态,这正是二阶拓扑绝缘体的特征。”南京大学现代工程与应用科学学院特任副研究员张秀娟说。

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