三维声子晶体中的布里渊克莱因空间与半翻转空间
经典物理
2023-05-16 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
表征周期介质中波行为的布洛赫能带理论与布里渊区（BZ）是从凝聚态到拓扑物理的当代物理学的两大基石。近期理论突破揭示，在人工规范场施加的射影对称代数下，通常的二维（2D）BZ（可定向布里渊二维环面）可被根本性地改造为具有截然不同拓扑和新颖拓扑相的非可定向布里渊克莱因瓶。然而，人工规范场对更一般的三维（3D）BZ（可定向布里渊三维环面）的物理后果迄今尚属空白。在此，我们报道了在具有人工规范场的三维声子晶体中，非可定向布里渊克莱因空间与可定向布里渊半翻转空间的首次理论发现与实验观测。我们在实测能带结构中实验辨识出奇特的3D动量空间非对称螺旋旋转与滑移反射对称。此外，我们展示了一种新颖的3D克莱因瓶绝缘体，其具有非零Z_2拓扑不变量，并在由非局域扭转关联的两个相对表面上具有自准直拓扑表面态，这与以往所有拓扑绝缘体截然不同。我们的发现不仅根本性地修正了3D布洛赫能带理论与3D BZ，而且为超越现有范式、具有规范对称性的大量此前被忽视的动量空间拓扑与未探索的拓扑物理打开了大门。
引用
@article{arxiv.2305.08450,
title = {Brillouin Klein space and half-turn space in three-dimensional acoustic crystals},
author = {Zhenxiao Zhu and Linyun Yang and Jien Wu and Yan Meng and Xiang Xi and Bei Yan and Jingming Chen and Jiuyang Lu and Xueqin Huang and Weiyin Deng and Ce Shang and Perry Ping Shum and Yihao Yang and Hongsheng Chen and Gui-Geng Liu and Zhengyou Liu and Zhen Gao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.08450},
year = {2023}
}