【首个室温超低损耗拓扑声子波导登上Nature,损耗降至百万分之一】
拓扑绝缘体最早是在#凝聚态物理# 中发现,用来描述电子的特殊传输性质——内部绝缘,边界导电且抗散射。而最近,很多物理学家们将这个概念拓展至光子和声子等系统。通过人工设计的晶格结构,人们可以模拟“自旋霍尔效应”,让这些波沿着边界“拓扑保护”传播,不容易被杂质散射回去(backscattering)。
然而,拓扑效果虽然可以防止散射,但并不能防止能量损耗(衰减)。与电子不同,声音极易在弯折处泄漏能量。过去研究中的芯片级声子波导(不论是否拓扑)损耗都比较大,大概是每厘米几 dB,非常不理想。
这种局面不久前被打破。在一篇发表于 #Nature# 的研究中,#丹麦哥本哈根大学# 尼尔斯·玻尔研究所(Niels Bohr Institute)习翔助理教授和阿尔伯特·施利塞尔(Albert Schliesser)教授团队,联合瑞士苏黎世联邦理工学院和德国康斯坦茨大学,共同展示了一种芯片级声子波导,其损耗仅为每公里 3 dB,而且在室温下运作。这意味着,声子的传播距离,相比之前的芯片器件是几个数量级的改进。
在这款芯片中,声子以 99.99% 的概率通过弯角而不发生反向散射,且每百万个声子中损失不足一个。相关论文以《用于声子的软约束拓扑波导》(A soft-clamped topological waveguide for phonons)为题刊发表在 Nature 上 [1]。
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