《自然•物理》刊登邱春印聲子晶體研究成果
3月4日,Nature Physics(《自然·物理》)在線發(fā)表了物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院邱春印教授的最新研究成果。論文題為Acoustic Landau quantization and quantum-Hall-like edge states(《聲朗道量子化和類量子霍爾邊界態(tài)》)。 武漢大學(xué)為論文第一署名單位,物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院碩士生溫辛花為第一作者,邱春印為通訊作者,美國UT Dallas大學(xué)的張帆博士參與合作。該研究受國家科技部973項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金委項(xiàng)目等基金資助。 眾所周知,在強(qiáng)磁場作用下,電子可呈現(xiàn)大量有趣的輸運(yùn)效應(yīng)。2010年A.K.Geim等指出,對石墨烯施加恰當(dāng)?shù)膽?yīng)力場可誘發(fā)有效規(guī)范場、使電子發(fā)生類似于磁場中的動(dòng)力學(xué)行為,這為力學(xué)操控量子輸運(yùn)及探索強(qiáng)場物理開啟了新的大門。 最近,邱春印等人在聲子晶體中構(gòu)造、實(shí)現(xiàn)了巨大的空間均勻贗磁場。受益于聲學(xué)宏觀平臺(tái)的可控性,他們直接觀察到了相對論性聲朗道量子化現(xiàn)象和零能級子晶格極化效應(yīng),進(jìn)而展示了聲學(xué)贗磁場誘導(dǎo)的邊界態(tài)——后者尚未在石墨烯等其它二維體系中捕捉到。這些研究結(jié)果為人工均勻贗磁場體系構(gòu)建了一個(gè)完整的框架,也為操控聲波提供了新手段(注:不像電子,聲波自身對磁場的響應(yīng)幾乎可忽略)。 ![]() (a)聲贗磁場的構(gòu)建,(b)聲朗道能級,(c)邊緣態(tài)的實(shí)驗(yàn)檢測 和石墨烯體系產(chǎn)生贗磁場的三軸拉伸機(jī)制不同,當(dāng)前工作提出了一種更為簡便的單軸形變方案,從而避免產(chǎn)生晶格畸變,有利于在大面積范圍實(shí)現(xiàn)均勻贗磁場。如圖(a)所示,樣品為橢圓散射體構(gòu)成的三角晶格聲子晶體,在豎直方向引入線性梯度變化的橢圓形狀因子,即可產(chǎn)生均勻的聲贗磁場。通過3D打印實(shí)際樣品,對以上現(xiàn)象進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,見圖(b)和(c)。所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論預(yù)測、數(shù)值計(jì)算高度吻合。 |