拓扑晶格超材料——基于人工拓扑“原子”的新型电磁材料设计平台
介观与纳米尺度物理
2020-10-06 v2 材料科学
应用物理
摘要
自然界中，大多数材料由具有周期结构的原子组成。因此，无法将拓扑结构引入其晶格构成中，因为作为基本单元的原子不可被调控。然而，超材料的晶格构成可方便地被设计。在我们的工作中，我们提出引入拓扑非平凡结构——Mobius 无结，作为基本单元（人工手性“原子”）来设计超材料。当电磁波入射到手性 Mobius 无结时，除近 11 GHz 的电共振峰外，理论计算、时域有限差分（FDTD）模拟与实验均确认了一个 5.95 GHz 的本征峰。理论分析表明，该本征峰源于电磁波沿 Mobius 无结非平凡结构传播所引起的相变，类似于电子能级自旋分裂的状态。以人工手性“原子”——Mobius 无结为基本单元，我们可以构建二维甚至三维有序超材料。模拟与实验结果表明，GHz 波段对电磁波的响应可由周期势与类自旋能级的耦合来调控。
引用
@article{arxiv.1912.05804,
title = {Topological Lattice Metamaterials -- A Platform For Novel Electromagnetic Material Design Based On An Artificial Topological "Atom"},
author = {Wenjin Zhang and Ziyuan Meng and Zidong Zhang and Ke Bi and Runhua Fan and Yi Du and Weichang Hao},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.05804},
year = {2020}
}
备注
9 pages, 5 figures