单极拓扑声学晶体

零模间距按体积三次根标度

一种在三维狄拉克点处通过hedgehog质量构型打开带隙的声学晶体，可在其中观测到由磁单极诱导的拓扑零模，完成kink-vortex-monopole零模三部曲。

Cheng, Hengbin · Yang, Jingyu · 汪忠 · 陆凌

Nature Communications 2024

技术优势

首次实验观测到单极零模

通过在全立体角上调制狄拉克质量，在声学晶体中实现了单极解，填补了 kink-vortex-monopole 零模三部曲的最后一块。

零模间距按体积三次根标度

零模间距与模态体积的三次方根成反比，这是拓扑缺陷束缚态的最优标度行为。

应用场景

• 拓扑声学：提供零维拓扑缺陷的声学实现，验证高阶拓扑物理。
• 声学超材料：利用声学超材料实现三维狄拉克点和质量调控，为拓扑声学提供平台。
• 拓扑缺陷工程：构造 hedgehog 质量构型，精确调控拓扑缺陷。
• 三维拓扑绝缘体：在三维系统中实现拓扑零模，连接狄拉克点与拓扑绝缘体。