声学材料三维狄拉克点以及向外尔点的变化

选题背景

伴随着凝聚态拓扑结构原材料科学研究的深层次，声子结晶和光子晶体中可带的网络拓扑结构和其独特的特性变成了国际性科学研究的最前沿网络热点。

2015年，肖孟等最先明确提出了外尔半金属材料在声子结晶中的完成方法，该工作中打开了探寻声学材料拓扑结构半金属材料的大门口。

三维狄拉克半金属材料是另一种具备象征性的拓扑结构半金属材料，其依据产生体制关键分成两类，第一类根据可带翻转体制；第二类则受对称的维护。

近期，中山大学刘正猷课题组和中国研究院物理研究所陆凌课题组各自明确提出了第二类声学材料三维狄拉克点半金属材料，其狄拉克点平稳地遍布在布里渊区的离散变量高对称点上，而且表面层有四重螺旋式拓扑结构表层态。与第二类狄拉克点不一样，第一类狄拉克点因为遭受的对称维护较少，能够产生明显的各种各样。除此之外，第一类狄拉克点处在一般导体和绝缘体和拓扑绝缘体（弱拓扑结构或结晶拓扑绝缘体）相中间，也有很有可能承继拓扑绝缘体的拓扑结构表层态或棱态。科学研究工作人员最先在受螺旋式对称、磁感应对偶性或六重转动对称维护的光子晶体中完成了第一类三维狄拉克半金属材料，在其中在受磁感应对偶性维护的光子晶体中发觉了螺旋式拓扑结构表层态。

在声子结晶中，因为声学材料管理体系缺乏磁矩可玩性，第一类三维狄拉克半金属材料以及螺旋式拓扑结构表层态的完成更具有趣味性。除此之外，怎样在經典系统软件中完成三维狄拉克点向外尔点的变化，及其在这里全过程中拓扑结构表层态的转变状况，对拓扑结构半金属材料的具体运用拥有 关键实际意义。

科学研究关键点

文中根据六角声子结晶，科学研究了四重简并的三维狄拉克点和狄拉克点向外尔点的变化。根据对称的设计方案，我们在声子结晶中搭建了一对三维狄拉克点，他们对称性遍布在布里渊区的转动轴上。根据在声子结晶中引进手性分子藕合，每一个狄拉克点衰退为一对拓扑结构荷反过来的外尔点。图1展现了三维狄拉克声子结晶和外尔声子结晶的构造，在其中外尔声子结晶引进了手性分子藕合管路。

图4 三维狄拉克声子结晶和外尔声子结晶的页面态

未来发展趋势

第一类三维狄拉克声子结晶可出示定项的赝磁矩电极化表层态，在一些必须定项传送的运用中，很有可能会比第二类狄拉克声子结晶更有优点。由三维狄拉克点转化成的外尔点，不但有着本身非零陈数造成 的非平凡表层态，还能够承继三维狄拉克点的赝磁矩电极化表层态，这为三维声子结晶的设计方案和运用出示了大量的很有可能。该声子结晶还为科学研究三维狄拉克点和外尔点中间的衔接出示了一个服务平台，而且有可能进一步启迪声学材料弱拓扑绝缘体和声学棱态的完成。

文章内容信息内容

Xie, B., Liu, H., Cheng, H. et al. Dirac points and the transition towards Weyl points in three-dimensional sonic crystals. Light Sci Appl 9, 201 (2020).