非厄米平带中能隙调控的奇异皮肤效应

《Nature Communications》：Gap-tuned exceptional skin effect in non-Hermitian flat bands

　　

摘要

厄米系统中的平带态由于几何或对称性约束在体相中表现出紧局域化，而非厄米皮肤效应则通过非对称晶格跳跃驱动态在边界处的积累。尽管已有大量工作分别研究了这两种效应，但这两种竞争机制之间的相互作用仍未被充分探索。本文通过在承载孤立对称性保护平带的低维晶格中引入非互易跳跃，揭示了两者之间的一种可调相互作用。我们证明，平带与色散带之间实线隙或虚线隙的闭合会诱导例外皮肤效应（ESEs）——即使平带态具有零群速度且对传统皮肤效应具有内在免疫性，它们仍会在边界处局域。这一现象源于周期性边界条件下形成的例外点，在此条件下平带被色散态的谱环所包围，从而实现波函数混合与边界积累。基于广义布里渊区分析、微扰理论及电路实验的支持，我们的研究结果确立了能隙作为非厄米局域化的主要调谐参数，这与系统尺寸或互易性强度不同。这些发现揭示了一类新的能隙工程非厄米平带现象，对光子、声子及电子平台中的可重构波局域化具有重要意义。