三维声子晶体中高阶拓扑的维度层级

物质的拓扑相因其引人入胜的体态与边界性质已被广泛研究。近来，具有比体态低两个或更多维度的边界态的高阶拓扑绝缘体，作为新颖的物质态被提出并研究。此前高阶拓扑绝缘体的实现基于二维(2D)系统，其中观测到了1D带隙边缘态和0D局域角态。本文在具有大拓扑带隙的声子晶体中理论设计并实验实现了一个3D高阶拓扑绝缘体。我们观测到余维数分别为三、二、一的三阶、二阶和一阶拓扑边界态共存，表明3D晶体中高阶拓扑现象存在维度层级。我们的声学超材料超越了紧束缚模型的描述，具有自动破缺手征对称性的能带结构，从而导致体态、表面态、铰链态与角态的分离。我们的研究为三维高阶拓扑现象开辟了新途径，并为在单一系统中实现层级维度上的拓扑波捕获与调控铺平了道路。