对称破缺界面处的声学拓扑 Jackiw–Rebbi 态

《Nature Communications》：Acoustic topological Jackiw–Rebbi states at symmetry broken interfaces

　　

摘要

拓扑绝缘体是现代凝聚态物理学中的一个基本概念，它支持在具有不同拓扑相的绝缘体之间的界面上存在局域态，而传统上这依赖于显式的对称性破缺。在此，我们提出了一种通过自发对称性破缺诱导实空间拓扑相变的机制，从而建立一个弱耦合的非厄米双阱势，以产生非平凡的 Jackiw-Rebbi 态。该状态源于触发界面异常点的本征扰动，表现出由复能带结构中的能带简并所确保的独特鲁棒性。通过构建声学拓扑超栅，我们观察到一种具有恒定相位跳变并沿超栅表面传播的 Jackiw-Rebbi 态，这与传统的局域拓扑模式不同，并实验展示了具有高定向性的拓扑辐射，其强度增强了 20 dB，发散角为 0.1 rad。我们的发现为通过拓扑与对称性的相互作用实现非局域波前操控开辟了途径，为设计用于滤波、传感和能量收集的新声学拓扑设备铺平了道路。