微形态超材料的拓扑力学

拓扑力学是一座完美桥梁，可弥合量子物理与牛顿物理及材料力学之间的鸿沟。它需要具有与量子物质拓扑特征类比性的离散材料模型。尽管利用物质的连续模型来弥合这一鸿沟看似具有挑战性，我们在此展示了这种可能性。我们通过研究基于微形态理论的超材料拓扑力学，展示了量子-连续力学鸿沟的桥接。建立了超材料的通用微形态模型并用于研究其拓扑特征。定义了能隙、能带局域化与能带反转的条件。虽然拓扑绝缘体能隙的闭合显然是由于能带局域化，我们展示了一种无能带局域化的能隙闭合机制。此外，尽管许多拓扑绝缘体的能带反转在不闭合能隙的情况下无法完成，我们展示了一种无隙闭合的光学能带反转情形。我们预见此处探索的超材料异常拓扑特征将有助于先进拓扑绝缘体的设计，并为拓扑绝缘体在力学应用中的实现开辟新途径。