image: a和b，单层超材料的原胞结构和体色散。在M点存在一个由对称性保护的二次型简并点，内部插图为简约布里渊区。c和d，双层弹性超材料的原胞和体色散。四个倾斜的柱子形成手性层间耦合，产生一个非平庸的禁带结构。在图b和d中，曲线中的色彩表示面外模式占总位移的比例。黑色实线表示由有效哈密顿量得到的拟合曲线，内嵌图为非阿贝尔Wilson圈。 view more
Credit: ©《中国科学》杂志社
最近，《国家科学评论》杂志在线发表了华南理工大学邓伟胤教授、北京理工大学李锋教授和武汉大学刘正猷教授的最新研究成果。该研究团队报道了一种3D金属打印的双层弹性波拓扑超材料，并在此材料的边缘上实现了具有非平庸拓扑性质的螺旋边缘态，为在固体材料中操控弹性波提供更多可能性。
利用受拓扑保护的边缘模态操控的弹性波，具有能量耗散小、灵活性高、单向传输等无可比拟的优点，引起了人们的极大兴趣。然而，在单一弹性超材料的边缘上能否保证拓扑边界模态的存在，仍是一个悬而未决的问题。研究团队通过弹性波的全矢量特性在双层弹性超材料中成功诱导了合成的自旋轨道耦合，得到了拓扑非平庸带隙 (IMAGE 1)，并通过3D金属打印实现了弹性拓扑绝缘体。通过对矩形缺陷的后向散射免疫证明了拓扑边缘态的存在(IMAGE 2)。最后，通过调节器件的高度，研究团队实现了拓扑边缘态和界面态的选择性传输。
该研究结果在声学滤波器、声学开关以及实现单片弹性波网格上具有潜在的应用价值。进一步地，将这种双层结构拓展到三维体系，可以研究类似于表面态、高阶拓扑棱态等有趣的拓扑现象。
研究详情请见原文：
Topological materials for full-vector elastic waves
https://doi.org/10.1093/nsr/nwac203
Journal
National Science Review