通过设计观测色散异常
应用物理
2025-05-30 v1
摘要
能带结构编码了物质的电子、光学和声学性质，可作为材料发现与设计的重要工具。色散异常——频率-波数关系中尖锐且非标准的特征——在历史上一直与声子-电子耦合或长程相互作用相关联。通过结合实验、数值和分析方法，我们展示了磁耦合如何诱导负刚度并塑造色散关系，以在任意非零波数处支持零频声子异常。我们的方法实现了完整的波数带隙，而无需时间调制、电子-声子耦合或长程相互作用。我们确定了不可微零频声子存在于远离高对称点处的条件。我们的框架可推广至单原子和双原子晶格、局部共振超材料、非局域系统以及更高维晶体。此外，我们报告了在更高维度下对波数带隙的首次被动或主动实验观测。我们的工作在色散工程中确立了新范式，并为理解频域和波数域中的波-物质相互作用提供了手段。
引用
@article{arxiv.2505.22844,
title = {Observation of dispersion anomalies by design},
author = {Mahmoud M. Samak and Osama R. Bilal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.22844},
year = {2025}
}