基于液晶弹性体光强梯度的拓扑彩虹俘获及其动态光控研究

《Materials Today Communications》：Topological rainbow trapping in photo-metaplate based on light-intensity gradients

本文提出了一种基于液晶弹性体（LCE）的可重构拓扑超构板，通过光致变形实现拓扑彩虹俘获的动态控制。该结构利用LCE薄圆散射体，在目标局域光照下打破空间反演对称，模拟量子谷霍尔效应构建光控拓扑界面。研究分析了拓扑界面模（TIM）的色散曲线和群速度变化，通过光强梯度调控实现了频率选择性能量局域化和连续可调的波俘获。缺陷验证实验表明该结构对几何扰动具有强鲁棒性。这项工作为可重构拓扑器件、抗干扰能量收集和智能波控系统提供了新设计理念。

　　

¹亮点²

³光拓扑超构板模型⁴

图1a展示了所提出的拓扑超构板的单元结构。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）作为基底材料（灰色区域），具有周期性排列的圆柱形空腔，表面覆盖LCE基薄圆散射体（紫色标记）。该设计采用菱形单元胞按六边形晶格排列（晶格常数a=0.1m），图1a中的粉色区域表示周期性边界，对应的第一布里渊区如图1b所示。

⁵拓扑相变与拓扑界面模⁶

为研究光照模式的影响，图3展示了不同光照条件下超构板中的波色散特性，对应的单元结构以插图形式显示。可以观察到，在无光照时，第4和第5能带在布里渊区K点（768.22Hz）处简并，形成狄拉克锥（DC）（图3b）。在这些简并能带之上（第5和第6能带之间）出现绝对带隙（BG）。当照射...

⁷结论⁸

总之，本研究提出了一种采用LCE薄圆膜作为散射体的新型超构板模型。利用LCE的光致变形特性，我们研究了拓扑相变和拓扑界面模（TIM）的光学动态控制。局域光照诱导LCE散射体产生自发变形，通过光照图案设计打破空间反演对称来模拟量子谷霍尔效应，实现了光控拓扑界面传输，为...