《前沿 | 宁波东方理工大学发现拓扑彩虹-超材料》

  • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
  • 编译者: 胡思思
  • 发布时间:2025-07-04
  • 拓扑彩虹捕获Topological rainbow trapping (TRT)产生于拓扑态和频率相关慢波效应之间相互作用。声波首先减速,然后通过频率在空间上分离,并最终在不同位置得以捕获。拓扑彩虹捕获TRT设计,主要在光子晶体的背景下进行探索,随后扩展到声学和弹性系统。这一新兴拓扑彩虹捕获TRT概念,实现了超越传统彩虹捕获的稳健、频率选择性定位,支持用于极端波操纵的紧凑、多波长、拓扑保护平台。

    近日,宁波东方理工大学Sayed

    El. Soliman,黄子劲Zi Jing Wong等,在Nature Reviews Physics上发表综述文章,阐述了拓扑彩虹捕获TRT的基本原理,强调了产生具有稳健频率依赖局域化的近零群速点的物理机制。还强调了三个关键的拓扑彩虹捕获TRT机制:梯度折射率分布,逐渐改变材料参数,以重塑色散并诱导慢波效应;高阶拓扑角点模式,利用局部角点状态进行稳健的频率特定波限制;以及合成维度,扩展了系统的参数空间,以在不同频率下,设计稳定的界面状态。此外,还解决了拓扑彩虹捕获TRT中的关键挑战,如能量耗散和可调性,同时强调了广泛的潜在应用,并讨论了拓扑彩虹捕获TRT的新兴研究方向。

    图1:从彩虹捕获到拓扑彩虹捕获

    图2:基于渐变折射率分布,光子拓扑彩虹捕获


  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s42254-025-00836-2
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    • 北京理工大学物理学院王秩伟教授和姚裕贵教授等团队与普林斯顿大学M.Z.Hasan团队合作,首次在三维晶体材料Ta2Pd3Te5中观测到拓扑激子绝缘体的存在,并发现其具有动量序可调的激子凝聚态。研究成果发表于《Nature Physics》。  激子绝缘体是一种奇特的量子物态,自1964年理论预言以来备受关注。然而,传统激子绝缘体常伴随显著结构相变,导致其物理机制难以明确区分,难以厘清“电子关联”与“晶格作用”的贡献。寻找结构耦合较弱、拓扑性质明确的新型激子绝缘体材料成为国际前沿难题。 该研究发现,在100K时材料由半金属态进入零动量激子凝聚态,而在4.2K时进一步发生有限动量二次激子凝聚。通过极化角分辨光电子能谱测试和扫描隧道谱观测,证实低温下电子能带发生轨道杂化和镜面对称性破缺,同时观察到体绝缘能隙,与理论模型预言的拓扑边缘态高度吻合。  该研究揭示了电子关联与拓扑序的协同效应,弱结构耦合特性为解析激子凝聚的纯粹物理机制提供了理想模型,有望推动对量子临界现象与拓扑激发态的深入理解,为未来量子器件设计开辟了新方向。 论文下载链接:https://www.nature.com/articles/s41567-025-02917-6
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