时间：2023年9月27日星期三08:30

地点：虎溪校区理科楼LE523

声子晶体中的拓扑相与鲁棒边界态探究

主讲人：孟岩 研究助理教授

报告摘要：

近些年，拓扑和对称性的概念被拓展到了从凝聚态到冷原子、光子学、声学和力学等多个物理学分支，尤其是关于物质的拓扑相的分类的研究。对于拓扑分类的一个基本的二分法是：所研究的系统是有自旋的还是无自旋的。值得注意的是，有无自旋的分类在时间反演对称性（T）、或空间反演对称性（P）下可以展现出不同的拓扑相。例如，在PT对称性下，有自旋的系统具有Kramers双重简并带，而无自旋的系统具有实数的非简并带；这些能带结构的差异使得不同种类都具有独特的拓扑相。因此，自旋分类似乎对一个系统可以实现的拓扑相施加了基本的限制。在本次报告中，报告人将介绍一些由投影对称性实现的新型拓扑相的最新突破。投影的PT对称性可以完全修改系统原有的对称代数，使原本无自旋的系统表现出自旋系统独有的特性，如Kramers双重简并带结构和Kramers对的Majorana拓扑边界模式。而后，通过在声学晶体中引入正、负耦合系数来构造一个有效的Z2规范场，从而在“无自旋”的声学晶体中实现自旋拓扑相。简并的拓扑态，不仅可以作为具有多个传输通道的声信息传输的理想载体，还可以增加态密度，从而在声子激射和声功率发射中有着广泛的应用前景。

报告人简介：

孟岩，南方科技大学研究助理教授。2010年，本科就读于重庆大学物理学院物理学专业。2014年，直博至本校，师承温维佳教授、韩德专研究员，从事经典波系统中的类量子现象研究，研究方向主要集中于拓扑光子学、拓扑声学等领域。2018-2021年，于香港科技大学Jensen Li教授课题组做博士后研究工作，继续从事拓扑晶体、非厄米拓扑以及超材料等方向的研究工作。2021年，加入南方科技大学高振副教授课题组，主要从事光子晶体拓扑、声学晶体拓扑、投影对称性拓扑方面的研究。目前，已发表SCI论文17篇，其中第一及共同第一作者10篇，包括Physical Review Letters、Nature Communications、Science China Physics-Mechanics & Astronomy等。文章总引用1300余次，其中ESI高被引2篇，编辑推荐论文2篇，H-index10。

声学三维陈绝缘体中的任意陈矢量

主讲人：杨林运 博士

报告摘要：

三维陈绝缘体的非平庸能带拓扑特性由陈矢量所表征，其手性表面态与陈矢量之间呈现出新奇的对应关系，可视为二维陈绝缘体中体—边对应的三维推广。此前，研究者们通过层叠堆垛的方式率先在三维磁性光子晶体中完成了三维陈绝缘体的制备和实验观测，发现其拥有贯穿整个表面布里渊区的费米环表面态，费米环缠绕布里渊区环面还可形成有趣的纽结或者链环。然而在上述电磁结构设计中，陈矢量仅有一个非零分量，其手性表面态只存在于晶体的四个侧表面，费米环构成的纽结也只沿环面的一个方向缠绕。同时沿环面的两个方向缠绕的纽结、甚至是由多个纽结互相嵌套而成的链环，则需要上述两个三维陈绝缘体以相互垂直的方向构建一个交界面。如果陈矢量具有多个非零分量，三维陈绝缘体的表面态将如何分布，费米环是否就可以在单一晶体的外表面就能产生更丰富的扭结和链环？此外，能否在拓扑电磁学以外的其他经典波拓扑领域，比如拓扑声学中实现三维陈绝缘体目前也尚不明确。为回答这些问题，我们将三维陈绝缘体的概念拓展至声波中，在所提声学三维陈绝缘体中实现了具有多个非零分量的任意陈矢量，发现手性表面态可以在晶体的所有外表面上传播，并给出了表面态群速度方向与陈矢量的关系。同时，我们发现费米环在布里渊区环面的不同方向的缠绕圈数和缠绕方向完全由陈矢量确定，并给出了两个实例加以说明。我们的工作进一步深化了三维陈绝缘体中的矢量化的体—边对应关系。

主讲人简介：

杨林运，力学博士，南方科技大学博士后。2016年本科毕业于哈尔滨工业大学航天科学与力学系，2021年获哈尔滨工业大学力学博士学位，2019-2021年在法国索邦大学联合培养，2021年至今在南方科技大学电子系从事博士后研究，并入选南科大校长卓越博士后。主要从事拓扑声子晶体、弹性波拓扑超材料和拓扑光子晶体等方面的研究工作，相关研究成果以第一作者或共同一作发表在Physical Review Letters (编辑推荐), Nature Communications, Physical Review B和International Journal of Mechanical Sciences等期刊上。