用于发展弹性能量收集的合成拓扑器件
光学
2026-02-04 v1 应用物理
摘要
高效能量收集超声弹性波对于供应许多新兴技术（如可穿戴设备、无线传感器和生物医学植入物）中的电子产品至关重要。虽然最近的拓扑声子材料已被证明是一种有前景的范式，可通过稳健的边缘态来约束和引导弹性波，但实现具有增强能量转换效率的超高 Q 型拓扑共振仍然是一个挑战。本文提出了一种通过工程弹性材料的挠曲带构成的合成维度更高阶拓扑绝缘体，特点是bulk带中高度局域化的拓扑臼边态。这种拓扑臼边模式源于synthetic维度能谱结构中bulk极化与Chern数之非零组合，从而在声子板的拐角处产生强烈的弹性-电能量转换。通过数值仿真和实验验证，我们已证明局域化模式在保持稳健性方面具有激活发光二极管 (LED) 阵列的能力。我们的发现为拓扑物理驱动的超声波器件开辟了新的道路，并为弱信号检测和自供能传感器的应用展现了前景。
引用
@article{arxiv.2602.03335,
title = {Synthetic topological device for advancing elastic energy harvesting},
author = {Jiamin Guo and Zhongming Gu and Lei Fan and Jie Liu and Yafeng Chen and Zhongqing Su and Jie Zhu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.03335},
year = {2026}
}