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山西大學(xué)在拓?fù)湮飸B(tài)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展 近日，山西大學(xué)激光光譜研究所賈鎖堂教授、梅鋒教授帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)在拓?fù)湮飸B(tài)研究方面取得了重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果“Observation of higher-order time-dislocation topological modes”于2月28日發(fā)表在Nature Communications。博士生張佳輝為論文第一作者，梅鋒教授和新加坡國(guó)立大學(xué)Ching-Hua Lee教授為論文共同通訊作者，博士生李一參與了該研究，賈鎖堂教授、肖連團(tuán)教授和馬杰教授提供了重要指導(dǎo)。 拓?fù)湮飸B(tài)是一種與拓?fù)鋵W(xué)相聯(lián)系的全新量子物態(tài)，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部漲落和外部擾動(dòng)具有天然的拓?fù)浔Ｗo(hù)魯棒性，在材料科學(xué)、量子信息和量子精密測(cè)量領(lǐng)域有著非常重要的應(yīng)用價(jià)值。拓?fù)溥吔鐟B(tài)是拓?fù)湮飸B(tài)的最重要特征之一，通常出現(xiàn)在拓?fù)浞瞧接贵w系的邊界、缺陷或界面處。近年來(lái)，空間位錯(cuò)缺陷與動(dòng)量空間拓?fù)湎嗷プ饔盟T導(dǎo)的拓?fù)湮诲e(cuò)模式在國(guó)際上吸引了廣泛關(guān)注。 與此同時(shí)，在材料科學(xué)領(lǐng)域，近年來(lái)涌現(xiàn)出一個(gè)極具前瞻性的研究方向-時(shí)間依賴超材料。這類材料內(nèi)部存在時(shí)間依賴性或時(shí)間界面，展現(xiàn)出超越傳統(tǒng)空間變化超材料的新穎物性，例如：時(shí)間晶體、時(shí)間超表面、時(shí)間界面上的電磁波反射和折射效應(yīng)。受此啟發(fā)，我們提出了一個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題：在時(shí)間-空間維度上，是否存在由時(shí)間位錯(cuò)誘導(dǎo)的新奇拓?fù)湮锢憩F(xiàn)象？特別是，時(shí)間界面上是否能夠支持拓?fù)溥吔鐟B(tài)的存在？  圖1. 空間位錯(cuò)和時(shí)間位錯(cuò)拓?fù)湮飸B(tài)。(a)空間位錯(cuò)：引入空間缺陷打破空間平移不變性；（b）時(shí)間位錯(cuò)：引入時(shí)間位移或擾動(dòng)打破時(shí)間平移不變性。我們發(fā)現(xiàn)：時(shí)間位錯(cuò)可以誘導(dǎo)出時(shí)間界面上的弗洛凱(c)拓?fù)溥吔鐟B(tài)(d)和拓?fù)浣菓B(tài)。具體示例：周期性驅(qū)動(dòng)體系中時(shí)間界面上的弗洛凱角態(tài)(e)理論和（f）實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 研究團(tuán)隊(duì)在周期性驅(qū)動(dòng)含時(shí)體系中，通過(guò)在不同空間區(qū)域引入時(shí)間位移，成功構(gòu)建了時(shí)間位錯(cuò)拓?fù)渚Ц瘛Ｑ芯堪l(fā)現(xiàn)：時(shí)間位錯(cuò)能夠誘導(dǎo)出具有拓?fù)浔Ｗo(hù)特性的邊界態(tài)和角態(tài)；盡管整個(gè)晶格的耦合在空間上呈現(xiàn)均勻分布，但在體系內(nèi)部的時(shí)間界面處卻出現(xiàn)了局域化的拓?fù)溥吔鐟B(tài)。發(fā)展了用于刻畫(huà)時(shí)間位錯(cuò)拓?fù)湮飸B(tài)的拓?fù)洳蛔兞浚C明了時(shí)間位錯(cuò)拓?fù)溥吔鐟B(tài)的拓?fù)浔Ｗo(hù)特性。實(shí)驗(yàn)上制備了時(shí)間位錯(cuò)拓?fù)?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=電路',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_7">電路超材料，觀測(cè)到由時(shí)間位錯(cuò)引起的Pi能弗洛凱拓?fù)浣菓B(tài)。這一研究將拓?fù)溥吔鐟B(tài)的研究范疇從傳統(tǒng)的空間維度拓展至?xí)r間維度，為探索新奇拓?fù)湮飸B(tài)及其量子調(diào)控提供了全新的自由度。 該研究得到科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、山西省“1331”工程重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)基金、山西省杰出青年基金項(xiàng)目、光量子技術(shù)與器件全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以及省部共建極端光學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心的支持。 論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-56717-w |
