近日，《自然∙通讯》（Nature Communications）在线发表了物理科学与技术学院教授刘正猷团队声波几何依赖趋肤效应的研究工作。
论文题目为“Observation of geometry-dependent skin effect in non-Hermitianphononiccrystals with exceptional points”（《具有奇异点的非厄米声子晶体中几何依赖趋肤效应的实验观测》），武汉大学为第一署名单位，博士生周秋言和博士后吴吉恩为共同第一作者，教授邓伟胤、教授柯满竹和教授刘正猷为共同通讯作者。论文作者还包括博士后浦臻航、教授陆久阳和教授黄学勤。
奇异点和趋肤效应是非厄米系统独特的性质和物理现象，近年来引起了人们的广泛关注。奇异点是一类特殊的能量简并点，这些简并的能量具有相同的本征值和平行的本征矢。趋肤效应是指体态发生了局域化，局域在系统的开边界上。团队的理论研究工作建立了趋肤效应与奇异点之间的联系，发现具有稳定奇异点的系统存在趋肤效应，且具有几何依赖的特性。
这项研究在具有奇异点的非厄米声子晶体中，观测到了几何依赖的趋肤效应。在二维四方格子声子晶体中，通过在耦合管引入耗散，将狄拉克点分裂成由体费米弧连接的成对奇异点。每对奇异点具有相反的非零能谱绕数，能够保证周期系统具有非零的谱面积（见图1），这预示着该系统在开边界情况下存在趋肤效应。随后研究了菱形几何和方形几何的有限尺寸样品，发现趋肤效应只存在于菱形几何样品中（见图2），从而实验证实了趋肤效应的几何依赖特性。
图1：声子晶体的单胞、能带结构、奇异点和谱面积
图2：菱形几何有限尺寸样品的趋肤效应测量
此外，团队近期在三维Weyl声子晶体中也取得重要进展。在高阶Weyl声子晶体中发现了连续体中的局域棱态[Phys. Rev. Lett. 130, 116103（2023）]；在二类Weyl声子晶体中构建赝磁场，直接观测到了反手性零阶朗道能级[Phys. Rev. Lett. 130, 266304（2023）]。
以上研究受国家自然科学基金重大及面上项目、国家重点研发项目等基金资助。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-023-40236-7
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.116103
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.266304
学生编辑：陈巧燕 编辑：肖珊 通讯员：王兴文
来源：武汉大学
