报告题目:声子晶体材料:从声石墨烯到声拓扑绝缘体

报  告  人:陈延峰, 南京大学固体微结构物理国家重点实验室主任、材料科学与工程系教授

报告时间:2018-06-28 16:00

报告地点:理科楼郑裕彤讲堂

报告摘要:众所周知,材料的物理性能不仅取决于材料的组分,还决定于材料的显微组织。最近20多年来,基于对结构—性能关系的深入理解,通过有目的的人工设计和先进的微结构制备工程发展新材料的研究,形成了光子晶体/声子晶体和超构材料等人工微结构材料的研究热潮。这些微结构材料具有超越原材料的新颖物性,实现了均匀材料所没有的,异乎寻常的力、热、声、光、电、磁等新功能和新效应。本文报告了我们在表面波声石墨烯、声拓扑绝缘体及玻色子拓扑保护对称性等研究的最新结果:1、在声表面波器件上设计制备了声石墨烯,实验观察到表面波从波动到扩散过程的转变以及声子的振颤效应;2、通过发展声子晶体中拓扑能带的理论,发现了声子能带反转的现象,进而构造了拓扑非平庸的声子晶体,实现了“声拓扑绝缘体”;3、提出了一种基于压电/压磁超晶格构成的时间反演破缺“光拓扑绝缘体”模型,研究了这个系统中光子(玻色子)的拓扑性质,发现其中光子边界态不再像电子系统中那样受时间反演对称性保护,取而代之的是一种人工构造的赝时间反演算符Tp(Tp2 = -1)保护的边界态。上述研究从理论上和实验上证明:在玻色子系统中,同样可以实现与费米子系统类似的,受对称性保护的拓扑非平庸的宏观量子效应。这些效应可望在声学和光学器件中找到应用。

参考文献:

[1] Si-Yuan Yu, Xiao-Chen Sun, Xu Ni, Qing Wang, Xue-Jun Yan, Cheng He, Xiao-Ping Liu*,Liang Feng, Ming-Hui Lu*, Yan-Feng Chen*, Surface phononic graphene, Nature Mater. (2016), 16, 1243-1247

[2] Cheng He, Xu Ni, Hao Ge, Xiao-Chen Sun, Yan-Bin Chen, Ming-Hui Lu*, Xiao-Ping Liu*, Yan-Feng Chen*, Acoustic topological insulator and robust one-way sound transport, Nature Phys. (2016), 14,1124-1130

[3] Cheng He, Xiao-Chen Sun, Xiao-Ping Liu*, Ming-Hui Lu*, Yulin Chen, Liang Feng, Yan-Feng Chen*, Photonic topological insulator with broken time-reversal symmetry, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, (2016), 113, 4924-4928