局域共振诱导拓扑带隙中的单粒子边缘态
应用物理
2026-03-09 v1
摘要
拓扑超材料有望实现前所未有的波操控。在此，我们从理论和数值上研究了一种受Su-Schrieffer-Heeger(SSH)启发、并用局域谐振子修饰的一维刚度二聚体，该谐振子赋予晶胞频率依赖的有效刚度。我们展示了一种创建拓扑局域共振诱导带隙(LRG)的两步机制：首先，通过狄拉克点处的能带反转，使传统的布拉格型带隙(BrG)具有拓扑非平凡性；其次，通过调谐二聚化参数，该非平凡BrG的特性通过中间平带态转变为LRG的特性。此过程在不需LRG内带隙闭合的情况下保留了非平凡拓扑。至关重要的是，我们发现当产生的拓扑边缘态与LRG的特征频率——具体而言，是有效刚度消失的衰减奇点——相交时，它实现了振动能量的极端局域化。该态被限制在边界上的单个粒子处，导致逆参与比恰好为1，这是离散系统中局域化的理论极限。此外，我们证明，虽然随机无序会散射该模式的频率，但引入调谐边界可在广泛的参数范围内稳定单粒子模式。我们的发现为在低频区域设计超局域化、拓扑保护态提供了清晰的路径。
引用
@article{arxiv.2603.05611,
title = {Single-particle edge state in a local-resonance-induced topological band gap},
author = {Garigipati Sai Srikanth and Kai Qian and Ian Frankel and Georgios Theocharis and Nicholas Boechler and Rajesh Chaunsali},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.05611},
year = {2026}
}