近日，我院聲學團隊與武漢大學劉正猷教授團隊合作，在非厄米拓撲聲學領域取得重要成果，相關研究成果以《Hybrid-Order Skin Effect from Loss-Induced Nonreciprocity》為題，發表于物理學領域頂級期刊《Physical Review Letters》（《物理評論快報》）。我院聲學團隊青年教師吳吉恩博士為第一作者，武漢大學鄧偉胤教授、陸久陽教授、劉正猷教授為共同通訊作者。論文第一單位為長沙理工大學，這是我校首次以第一單位在《物理評論快報》上發表論文。
非厄米系統的拓撲物理研究是當前國際前沿熱點，其中非厄米趨膚效應是其核心現象之一。布洛赫體態的一階趨膚效應與高階趨膚效應已經被很多研究工作證實。然而，在單一系統中能否同時實現一階和高階趨膚效應，即混合階趨膚效應，是該領域有待解決的科學問題。此外，非厄米趨膚效應通常需要系統具備非互易的耦合。該耦合在聲學系統中往往需要用有源器件（如放大器、喇叭等）才能實現。有源器件的引入會使得結構更為復雜，并且很容易造成系統的不穩定。因此，探索更可行的非互易耦合實現方式意義重大。
團隊提出通過層間贗自旋自由度與損耗實現非互易耦合，避免了傳統有源器件的結構復雜性與不穩定性。該方案可推廣至光子、電子等其它經典系統，具有廣泛適用性。圖1（a）展示了聲子晶體中觀測到的聲波非互易傳輸。將這種非互易耦合推廣到二維結構，為實現混合階趨膚效應創造了條件。研究人員發現，在二維非互易系統中，同時存在一階趨膚效應（邊界趨膚）和二階趨膚效應（角趨膚），即混合階趨膚效應。該混合階趨膚效應的拓撲起源，是系統具有各向異性的方向能譜繞數。最后，研究人員在聲子晶體中證實了混合階趨膚效應的存在（圖1（b）-（e））。混合階趨膚效應的發現，不僅豐富了非厄米拓撲物理，還為新型多功能非厄米器件的設計提供了新思路。
圖1. （a）損耗誘導的非互易傳輸觀測。（b）正方形聲子晶體樣品。（c）正方形聲子晶體中的角趨膚觀測。（d）菱形聲子晶體樣品。（e）菱形聲子晶體中的邊界趨膚觀測。
文章鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.176601
