弹性波拓扑边界模式和非对称传输的激光实验表征

weixin

　　尽管众多科学家已经从理论角度对拓扑力学超材料 (Topological Mechanical Metamaterials) 进行了广泛的研究，但它们的实验表征技术一直有所滞后。


　　为了解决这个问题，来自美国明尼苏达大学的Stefano Gonella教授课和Xiaoming Mao教授课题组在拓扑kagome晶格中，利用激光测振仪实现了超材料力学和弹性波特性的实验表征，阐明了该结构中的面内声子和拓扑特征。在理论模型中，当理想的铰链 (ideal hinges) 被能够支撑弯曲变形的韧带 (ligament) 所取代时，将会建立起连续弹性极限 (continuum elasticity limit)，这也是在现实的物理晶格中能够观察到的，被研究人员通过激光辅助的方法加以验证。

　　同时，实验还揭示了零能量软边界模式 (zero-energy floppy edge mode)，这是一种局域在边界处的有限频率声子模式。通过精心设计的激励信号对晶格的探测，研究人员能够提取和表征复杂的低频声学模态的所有特征，其中体模和拓扑边界模式是相互重叠并纠缠在一起的。此外，这里的实验还提供了有限频率下存在的强非对称弹性波传播的确凿证据。


　　相关研究发表在近期的《Physical Review Letters》上Jihong Ma, Di Zhou, Kai Sun, Xiaoming Mao, and Stefano Gonella, Edge Modes and Asymmetric Wave Transport in Topological Lattices: Experimental Characterization at Finite Frequencies, Phys. Rev. Lett. 121, 094301 – Published 28 August 2018.


　　来源：两江科技评论公众号(ID：imeta-center)，作者： 颜学俊。