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《自然•物理》刊登邱春印声子晶体研究成果
发布时间:2019-03-05 21:16  作者:  来源:物理科学与技术学院  访问次数:

新闻网讯通讯员张一飞3月4日,Nature Physics(《自然·物理》)在线发表了物理科学与技术学院邱春印教授的最新研究成果。论文题为Acoustic Landau quantization and quantum-Hall-like edge states(《声朗道量子化和类量子霍尔边界态》)。

武汉大学为论文第一署名单位,物理科学与技术学院硕士生温辛花为第一作者,邱春印为通讯作者,美国UT Dallas大学的张帆博士参与合作。该研究受国家科技部973项目、国家自然科学基金委项目等基金资助。

众所周知,在强磁场作用下,电子可呈现大量有趣的输运效应。2010年A.K.Geim等指出,对石墨烯施加恰当的应力场可诱发有效规范场、使电子发生类似于磁场中的动力学行为,这为力学操控量子输运及探索强场物理开启了新的大门。

最近,邱春印等人在声子晶体中构造、实现了巨大的空间均匀赝磁场。受益于声学宏观平台的可控性,他们直接观察到了相对论性声朗道量子化现象和零能级子晶格极化效应,进而展示了声学赝磁场诱导的边界态——后者尚未在石墨烯等其它二维体系中捕捉到。这些研究结果为人工均匀赝磁场体系构建了一个完整的框架,也为操控声波提供了新手段(注:不像电子,声波自身对磁场的响应几乎可忽略)。

(a)声赝磁场的构建,(b)声朗道能级,(c)边缘态的实验检测

和石墨烯体系产生赝磁场的三轴拉伸机制不同,当前工作提出了一种更为简便的单轴形变方案,从而避免产生晶格畸变,有利于在大面积范围实现均匀赝磁场。如图(a)所示,样品为椭圆散射体构成的三角晶格声子晶体,在竖直方向引入线性梯度变化的椭圆形状因子,即可产生均匀的声赝磁场。通过3D打印实际样品,对以上现象进行了实验验证,见图(b)和(c)。所有实验结果和理论预测、数值计算高度吻合。

该研究的意义在于:提供了一种极其简单的声赝磁场构建方案,可推广到其它经典波体系;观察到了相对论性声朗道量子化,其高态密度可为增强声辐射提供新机制;探测到了均匀赝磁场诱导的边界态,充分体现了声学体系的特色和优点。

近年来,邱春印在声子晶体拓扑物性研究方面取得重要进展,以通讯作者身份在顶级期刊上发表研究论文多篇,包括:Nature(2018)、Nature Physics(2017;2019)、Phys. Rev. Lett.(2016;2018)。2019年,入选第四批国家“万人计划”青年拔尖人才项目。

原文链接:https://www.nature.com/articles/s41567-019-0446-3


(编辑:陈丽霞)


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