全二维脆弱拓扑能带的设计与表征

设计具有特定拓扑指数的拓扑材料是一个复杂的逆问题，传统上通过手动、直觉驱动的方法来实现，这些方法既不可扩展，也不够高效，以便探索可能的材料配置的广阔空间。在本工作中，我们发展了一种算法，利用协方差矩阵适应进化策略来优化塑造设计材料特征的周期函数的傅里叶表示。这包括适用于声子和光子晶体的质量轮廓或介电张量，以及适用于电子和超冷原子系统的合成势。我们通过对称为“脆弱拓扑”的拓扑能带类别进行详细表征来展示我们的 methodology，展示了该算法处理拓扑特征和光谱质量的能力。这一自动化不仅简化了设计流程，而且显著扩展了识别和构建高质量设计拓扑材料的潜力，这些材料适用于广泛的平台，并且易于扩展到其他设置，包括更高维和非线性系统。