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利用可调声学超材料实现量子自旋霍尔效应

声学超材料（AMs）通过人工结构设计实现了前所未有的材料性能，引发了其在声学中的各种应用。通过设计各种亚波长声学超材料以实现在自然界中无法获得的声学参数，这带来了广泛的新应用。拓扑学，最初是一个抽象的数学概念，促进了凝聚态物理的一个新的研究领域。通过类似的能带图和演化，拓扑的概念很快被扩展到经典波系统，包括声学、光学和力学。通过实现具有不同晶格对称性的复杂晶格，拓扑声子晶体(SCs)已经成为展示有趣的拓扑特性和全新应用的有效平台。基于单片机控制系统的双元件可编程声学拓扑绝缘体和可编程二阶拓扑成像将拓扑声学的设计提升到应用层面。

近日，苏州大学的杭志宏教授课题组结合了声学超材料和声子晶体能带工程的优点，设计了杂化拓扑声学超材料。单胞的设计包含了声学超材料和声子晶体，每个都能分别进行调谐。这是一个实现声学QSHE很好的平台，因为晶格内和晶格间的相互作用可以独立操作，而拓扑相变可以实现大的几何可调性。作者提出了一个理论模型来解释和预测该系统中存在的拓扑相变，设计了一种带有单片机控制系统的多端口声功率分配器，并进行了实验验证。相关工作发表在《PHYSICAL REVIEW APPLIED》上。

文章链接：10.1103/PhysRevApplied.18.044055

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