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中科院聲學(xué)所揭示聲學(xué)拓?fù)浣悄Ｊ椒闯，F(xiàn)象
作者：劉如楠 來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)  
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近日，中科院聲學(xué)所噪聲與振動(dòng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士生張鵬及研究員楊軍、賈晗與武漢大學(xué)、華南理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)合作，首次在聲子晶體中構(gòu)造了聲學(xué)萬(wàn)尼爾構(gòu)型，并觀測(cè)到了分?jǐn)?shù)化的聲學(xué)譜電荷分布，從而為判斷聲學(xué)人工晶體的拓?fù)湫再|(zhì)提供了一種內(nèi)稟的判據(jù)。相關(guān)研究成果于4月18日發(fā)表于《科學(xué)通報(bào)》。
拓?fù)渎晫W(xué)研究起源于利用聲學(xué)人工結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)凝聚態(tài)物理中復(fù)雜拓?fù)湮锢頇C(jī)制的過(guò)程。此后，拓?fù)渎晫W(xué)為實(shí)現(xiàn)聲場(chǎng)的定向調(diào)控提供了前景可觀的新思路。
然而，目前的研究大多基于凝聚態(tài)物理中貝里曲率的概念分析體系的拓?fù)湫再|(zhì)，該方法已不再適用于具有各種復(fù)雜晶體對(duì)稱性的聲學(xué)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。此外，聲波作為經(jīng)典波缺少限制拓?fù)鋺B(tài)頻率的對(duì)稱性，導(dǎo)致大量的聲學(xué)拓?fù)鋺B(tài)湮滅在體連續(xù)譜中，從而無(wú)法被實(shí)驗(yàn)觀測(cè)和調(diào)控利用。
在本項(xiàng)研究中，研究人員在構(gòu)建的聲子晶體中測(cè)得了表現(xiàn)為分?jǐn)?shù)化譜電荷的拓?fù)浣悄Ｊ椒闯�，這種模式反�？梢宰鳛橐环N易于觀測(cè)的實(shí)空間拓?fù)渲笜?biāo)對(duì)湮滅在體態(tài)中的拓?fù)浣悄Ｊ竭M(jìn)行先驗(yàn)判別。
在此基礎(chǔ)上，通過(guò)將不同的萬(wàn)尼爾構(gòu)型按照多種方式進(jìn)行組合，將原本湮沒在體連續(xù)譜中的角模式調(diào)制至帶隙中。在組合后的聲子晶體中，平庸相和非平庸相結(jié)構(gòu)均可以作為包覆層，這為在帶隙中構(gòu)造和調(diào)控拓?fù)浣悄Ｊ教峁┝艘环N新思路。
據(jù)介紹，這種模型有望應(yīng)用于設(shè)計(jì)高品質(zhì)因子的聲學(xué)諧振腔、聲學(xué)俘能器等功能器件。相關(guān)研究思路也可被推廣到彈性波，聲表面波等其他經(jīng)典波系統(tǒng)中。
在聲子晶體中實(shí)現(xiàn)處于不同拓?fù)湎嗟娜f(wàn)尼爾構(gòu)型 中科院聲學(xué)所供圖
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1016/j.scib.2023.03.015
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