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祝雪丰副教授课题组在超构材料领域取得系列重要进展
发布时间:2019-03-11

2019年3月8日,《物理评论快报》(Physical Review Letters)在线发表了题为《One-Way Localized Adiabatic Passage in an Acoustic System》的研究论文。团队成员将量子受激绝热调控概念类比引入到声学领域,利用声学腔体类比原子分立能级,腔体间时变耦合作用类比泵浦脉冲,在实验上观测到绝热声学系统中声波非互易单向局域效应。我院祝雪丰副教授与香港理工大学机械工程系祝捷副教授为共同通讯作者,我院2017级博士生沈亚西、2014级博士生彭玉桂为论文的共同第一作者。


拉曼受激绝热技术是利用特殊控制辐射脉冲序列,有效且有选择性地在不同能级之间泵浦微观粒子。由于这项技术在粒子泵浦方面具有优越的定向选择性和非互易性,近年来被广泛地应用于原子分子物理、量子信息以及固体物理等领域。在声学领域中,声波的定向选择性传输和非互易传输也是重要的研究方向之一。


祝雪丰副教授团队将声学腔体模型类比于原子分立能级,将腔体间时变耦合作用类比于泵浦脉冲。理论和实验上证明,在特殊时变耦合序列作用下,声波可有效地从初始激发腔体(A腔体)向目标腔体(C腔体)传输,且不受中间暗态腔体(B腔体)影响。即便中间暗态腔体存在很大损耗,声波仍能从激发腔体全部传输至目标腔体。当声波从目标腔体反向传输时,声波完全局域于中间暗态腔体。若中间暗态腔体存在很大损耗,声能可完全耗散于其中。团队成员进一步研究了绝热非互易声传输与腔体间耦合作用序列之间延迟时间的关系。模拟和实验均表明,当耦合作用序列之间延迟时间位于特定范围内,系统满足良好绝热条件,激发腔体与目标腔体之间具有较高声传输效率。值得一提的是,他们还将时间轴映射到一个更高维度空间轴(赝时间轴),从而将低维绝热时变声学体系转化为高维静态声学体系,大大降低了实验研究绝热时变声学过程的挑战。该研究工作为研究其它低维绝热时变声学系统提供了一个可供选择且易于实现的物理模型。非互易单向声局域效应在声学二极管和声学拓扑绝缘体方面存在潜在的应用,将进一步推动相关热门领域的发展。



2018年以来,祝雪丰副教授课题组展开合作研究,在超构材料领域取得了一系列重要进展。2018年3月19日,《物理评论快报》刊发了团队研究成果《Unidirectional Wave Vector Manipulation in Two-Dimensional Space with an All Passive Acoustic Parity-time-symmetric Metamaterials Crystal》,祝雪丰为共同第一作者和通讯作者。2018年4月24日,《自然∙通讯》在线刊发了团队研究成果《Fine manipulation of sound via lossy metamaterials with independent and arbitrary reflection amplitude and phase》,祝雪丰为共同通讯作者。2018年9月3日,《先进功能材料》刊发了团队研究成果《Acoustic Metasurfaces: Hollow-Out Patterning Ultrathin Acoustic Metasurfaces for Multifunctionalities Using Soft fiber/Rigid Bead Networks》,并被选为内封面文章,祝雪丰为共同通讯作者。2018年12月3日,《自然∙材料》在线刊发了团队研究成果《Thermal meta-device in analog of zero-index photonics》,彭玉桂博士为共同第一作者。2019年1月9日,《物理评论快报》刊发了团队研究成果《Experimental Demonstration of Acoustic Chern Insulators》,并被选为“Editor’s Suggestion”和“Featured in Physics”。祝雪丰为共同通讯作者,彭玉桂博士为共同第一作者。



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