11月11日，中国科学院噪声与振动重点实验室贾晗副研究员与华中科技大学物理学院祝雪丰副教授合作的研究工作《反常弗洛奎型声学拓扑绝缘体的实验论证》(Experimental demonstration of anomalous Floquet topological insulator for sound)在《自然？通讯》(Nature Communications)上在线发表。
拓扑绝缘体是一类不同于金属和绝缘体的全新物态，其内部为绝缘体但表面却能导电，且该表面导电性源自材料的内禀性质，不受杂质和缺陷的影响。拓扑绝缘体因在自旋电子学、热电以及量子信息领域具有广大的应用前景而引起人们极大关注。近几年来，玻色子（光子和声子）的拓扑态也引起了人们的极大关注。贾晗副研究员与祝雪丰副教授利用二维超材料环阵列，首次实现了时间反演对称型声学拓扑绝缘体。该工作类比电子自旋，将声在超材料环中的传播方向定义为一种赝自旋。在此基础上，理论和实验同时证实了环间强耦合条件下赝自旋边界态单向拓扑传输效应。另外，在环阵列中引入适当位错，可产生一种赝自旋拓扑界面态。该工作对于探索声波单向拓扑传输，声隔离和手性声学超材料等方面具有重要意义。
贾晗副研究员与祝雪丰副教授为该工作共同通讯作者。声学所研究生许相园以及鲍明研究员参与该研究。该研究得到国家自然科学基金、院先导专项等项目的资助。
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图 1. 声学拓扑绝缘体超材料结构示意图
图 2 声学拓扑绝缘体中的边缘态单向拓扑传输声场图（a,b为模拟结果；c,d为实验结果）