模拟Aubry-André-Harper模型双色纳米粒子阵列中拓扑声子极化激元增强的辐射传热

拓扑声子极化激元（TPhPs）是与长距离辐射传热、信息处理和红外传感相关的有前景的光学模式，其拓扑保护有望实现稳健的存在与传输。本工作中，我们展示一维（1D）双色碳化硅纳米粒子（NP）链可支持TPhPs，并证明对于远长于辐射波长的阵列，它们可显著增强辐射传热。通过对粒子间距引入不可公度或可分度调制，该NP链可视为非对角Aubry-André-Harper（AAH）模型的扩展。通过计算相对于产生合成维度的调制相位的特征态谱，我们证明在此类调制下链支持局域于边界的非平庸拓扑模式，因为本系统继承了二维整数量子霍尔系统的拓扑性质。在此情形下，能隙标记定理及相应陈数可用于表征带隙与拓扑边缘模式的特征。基于一组偶极子的多体辐射传热理论，我们从理论上表明拓扑能隙与带隙中TPhPs的存在可大幅增强远长于辐射波长阵列的辐射传热。我们展示了作为合成维度的调制相位如何通过诱导或湮灭拓扑模式来定制辐射传热速率。我们还讨论了耗散在辐射传热增强中的作用。这些发现因此为基于拓扑物理概念定制近场辐射传热提供了一条引人入胜的路径。