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文章信息:【发布时间:2018年10月10日 13时37分34秒 作者: 点击数:
我校硕士生在顶级期刊Advanced Materials发表研究成果

  近日,我校物理声学大创中心在声拓扑绝缘体研究领域取得重大突破,首次提出并实现了可编程声拓扑绝缘体,并基于可编程拓扑绝缘体实验验证了功能可反转的声逻辑器件。相关成果于2018年10月8日以 “Programmable Coding Acoustic Topological Insulator” (DOI: 10.1002/adma.201805002) 为题在线发表在顶级期刊《Advanced Materials》(IF: 21.95, SCI 1区)上。江苏大学为论文第一作者单位。物理声学大创中心硕士生夏建平与贾鼎讲师为论文共同第一作者。孙宏祥副教授、袁寿其研究员及南京大学刘晓峻教授为论文的共同通讯作者。

  量子霍尔效应与量子自旋霍尔效应的发现为拓扑绝缘体研究揭开了序幕。拓扑绝缘体能带结构的拓扑性质使其具有独特的特性:如自旋相关的单向传输及背散射抑制的鲁棒性有望在自旋电子学、热电以及量子信息等领域获得应用。近年来,由于声拓扑绝缘体在消声降噪、单向传输及声通信等领域具有潜在的应用价值,拓扑绝缘体迅速成为声学领域的研究热点。通过引入环形流场、谷态及“赝自旋”等方式构造出 “类自旋”自由度,实现了多种具有拓扑保护的声拓扑绝缘体。然而,现有的拓扑绝缘体功能较为单一固化,无法满足其在实际应用中所需的智能化与可重构性。因此,设计具有可重构性的声拓扑绝缘体是当前亟需解决的难题。

  在该工作中,作者首次提出了可编程声拓扑绝缘体概念,通过变换可编程声拓扑绝缘体的编码,在相同的可编程声拓扑绝缘体中分别实现了单个直角通道、双直角通道、多通道及分叉型通道等多个复杂的声传播路径;进而基于单片机系统、气压系统(气缸及电磁阀)及3D打印的结构单元在实验上实现了可编程声拓扑绝缘体;并通过所设计的软件系统控制声拓扑绝缘体的编码状态,分别在实验上实现了单刀单掷与双掷声开关。此外,他们还基于可编程声拓扑绝缘体在实验上实现同时具有“或”和“异或”功能的声逻辑器件,并通过变换声拓扑绝缘体编码反转两种声逻辑功能。该工作所实现的可编程拓扑绝缘体具有可重构性与自动化控制等特性,得到了《Advanced Materials》评审专家的高度评价,认为该工作具有高度的原创性,有效地推动了声拓扑绝缘体这个迅猛发展的领域的实际应用,并且有望引起电子与光拓扑绝缘体领域更多的思考,呈现出极大的发展潜力。

  该论文得到国家自然科学基金、国家重大科学研究计划及江苏省六大人才高峰等项目的支持。(理学院)


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