人工晶体学报

作者：肖伟民, 聂京凯, 赵俊娟, 户文成, 韩钰, 石磊

单位：1.北京市科学技术研究院城市安全与环境科学研究所，北京 100054；2.中国电力科学研究院有限公司，北京 100192；3.国网北京市电力公司，北京 100031

关键词：陀螺声子晶体,超材料,狄拉克锥,拓扑边界态,波传播,

基金：国家自然科学基金(12274038)

陀螺超材料的研究为拓扑声学开辟了新方向。基于对结构中扭转波传播的研究，通过将陀螺结构引入凹六边形无限周期离散介质，提出了一种具有凹六边形晶格的陀螺声子晶体（GPC）。本文分析了GPC的带隙特性，讨论了陀螺力矩变化导致狄拉克锥打开和拓扑边界态产生的机制。随后，细致研究了陀螺转速对带隙的影响，发现了能带反转等现象。通过破坏结构对称性和时间反演对称性，可在同一拓扑陀螺超材料中打开的两个带隙附近都发现拓扑边界态的存在。将研究扩展到分析拓扑陀螺超材料的超胞，讨论了不同排列下两个新带隙中拓扑界面的波传播特性，揭示了拓扑陀螺超材料上下带隙拓扑边界态的方向性差异。此外，还证明了陀螺超材料拓扑边界态对缺陷的鲁棒性。

来源：2025年第11期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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