Eine Zusammenarbeit zwischen Prof. Weiying Deng von der South China University of Technology, Prof. Feng Li vom Beijing Institute of Technology und Prof. Zhengyou Liu von der Wuhan University wurde kürzlich online in veröffentlicht National Science Review. Es besteht ein wachsendes Interesse an elastischen Wellen, die durch topologische Kantenmoden manipuliert werden, die unvergleichliche Vorteile wie geringere Energiedissipation, höhere Flexibilität und unidirektionale Übertragung haben.
Ob ein elastisches Metamaterial mit Zeitumkehrsymmetrie und einer einzigen topologischen Phase topologische Kantenmoden an seiner eigenen Grenze unterstützen kann, ist jedoch noch eine offene Frage. Durch die Nutzung des Vollvektormerkmals elastischer Wellen wurden synthetische Spin-Orbital-Kopplungen in einem elastischen Doppelschicht-Metamaterial induziert und führten somit zu der nichttrivialen topologischen Bandlücke.
Die Forscher stellten diesen elastischen topologischen Isolator mithilfe eines 3D-Metalldruckverfahrens her und demonstrierten ferner experimentell die Existenz und Immunität der topologischen Randzustände gegen Rückstreuung. Schließlich wurde eine Heterostruktur des Metamaterials gezeigt, die einen einstellbaren Kantentransport aufweist, indem die Höhe des Geräts eingestellt wurde.
Die Ergebnisse könnten potenzielle Anwendungen in Splittern und Schaltern für elastische Wellen finden und den Aufbau eines monolithischen elastischen Netzwerks ermöglichen. Durch schichtweises Stapeln der Struktur kann dieses System mit faszinierenden topologischen Transporten, wie z. B. robusten Oberflächenzuständen und Gelenkzuständen höherer Ordnung, auf drei Dimensionen erweitert werden.
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Ying Wu et al, Topologische Materialien für elastische Vollvektorwellen, National Science Review (2022). DOI: 10.1093/nsr/nwac203