image: IMAGE1: 晶格模型与外尔奇异环的形成：a, 棱柱结构下三维晶格的示意图，原胞中包含三个子晶格；b, 外尔点（左图）和外尔奇异环（右图）在布里渊区中的分布，其中由陈数表征的拓扑荷分别用紫色（+1）和青色（−1）标出。 view more
Credit: ©《中国科学》杂志社
武汉大学物理科学与技术学院刘正猷教授领导的研究团队，在耗散声学超材料中成功实现了非厄米高阶外尔奇异环半金属。该超材料的晶格模型通过将呼吸型Kagome晶格沿z方向采用交叉耦合方式堆叠构建而成 (IMAGE 1)。超材料样品通过3D打印技术制备，并通过在特定耦合管管壁中填充海绵实现了可控耗散。该超材料具有携带双重拓扑荷的外尔奇异环，分别以量子化陈数和谱缠绕数作为一阶拓扑不变量，它们分别产生费米弧表面态和体态的表面依赖趋肤效应 (IMAGE 2)。更重要的是，二阶拓扑特征由体极化保护的拓扑棱态和由费米弧表面态与非厄米趋肤效应相互作用产生的棱依赖趋肤效应揭示 (IMAGE 3)。与几乎无法观测到的平庸棱态不同，拓扑棱态呈现出反直觉的纯实频率特征，这一属性保证了声波在引入耗散的情况下仍能在棱处稳健传播。
这些结果拓展了人们对拓扑半金属与非厄米性之间相互作用的理解。鉴于自然系统和人工系统中均存在不可避免的固有耗散，由外尔奇异环诱导产生的实棱态在拓扑波导和传感器中具有重要应用潜力。
研究详情请见原文：
Higher-order exceptional ring semimetal with real hinge states in acoustic metamaterials
https://doi.org/10.1093/nsr/nwag221
Journal
National Science Review