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声子:从带拓扑性到声子手性的进展综述

材料科学 2025-12-04 v2

摘要

声子是固体物理系统中描述晶格振动的普遍准粒子。声子在从传输到破坏对称性秩序(如电荷密度波和超导性)的各种物理现象中发挥核心作用。{传统上被视为服从玻色-爱因斯坦统计的自旋 0 玻色子,}声子最近因快速发展的拓扑带理论(最初为费米子系统提出)而成为探索拓扑物理的活跃场域。{现在人们理解,声子本征态(由其特征值和特征向量描述)可以携带非平凡的拓扑不变量,包括 Berry 相和 Chern 数。这一新理解开辟了探讨晶格动力学、拓扑性与手性在玻色子系统中相互作用的途径。本文我们综述了该领域的最新理论和实验进展,涵盖拓扑声子和圆偏振声子。我们介绍了基础概念,包括声子带结构的分类、对称性受保护的拓扑相以及玻色子系统中拓扑不变量的定义。我们强调声子角动量及其与 PT\mathcal{PT} 破坏系统中 Weyl 声子的根本联系。讨论了关于拓扑声子和圆偏振声子的关键实验进展。我们也概述了当前的重大挑战和未来研究的有前景的方向,例如拓扑在声子介导的准粒子相互作用中的作用,以及利用声子角动量进行量子技术潜在应用的操控。

关键词

引用

@article{arxiv.2505.06179,
  title  = {Advances in Phonons: From Band Topology to Phonon Chirality},
  author = {Tiantian Zhang and Yizhou Liu and Hu Miao and Shuichi Murakami},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2505.06179},
  year   = {2025}
}

备注

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