声学超材料 | Nature Reviews Physics

小鲤鱼
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开放声学谐振系统,通常关涉以复本征频率为特征的谐振模式,并在控制声波辐射和传播方面,发挥着重要作用。值得注意的是,这种声学谐振伴随着相当大的场增强,以促进了波和物质之间的相互作用,并产生了各种应用。在过去的二十年里,声学超材料acoustic metamaterials已经实现了在一定频率范围内,高度控制声学谐振acoustic resonances。

近日,华东师范大学 物理与电子科学学院 黄陆军Lujun Huang, 同济大学 黄思博Sibo Huang, 李勇 Yong Li等,美国 罗文大学 (Rowan University)Chen Shen, 纽约市立大学(The City University of New York)Simon Yves, Andrea Alù等,俄罗斯(L. V. Kirensky Institute of Physics)Artem S. Pilipchuk,Almas F. Sadreev等,澳大利亚 新南威尔士大学(The University of New South Wales)Andrey E. Miroshnichenko等,在Nature Reviews Physics上发表综述文章,论述了在非厄米开放系统中,声学谐振领域的最新进展(包括亥姆霍兹谐振器、超材料和超表面)。

还讨论了在各种声学设备中的应用(包括吸声体、声源、涡流束产生和成像),以及应用于连续介质中的束缚态及其在增强声波-物质相互作用、有源声子学和非厄米声学谐振(包括声子拓扑绝缘体和声学趋肤效应)。

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Acoustic resonances in non-Hermitian open systems.

在非厄米开放系统中的声学谐振

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图1:在非厄米开放系统中,声学谐振。

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图2:声学谐振的类型。

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图3:声学谐振的应用。

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图4:声学连续体束缚态Bound states in the continuum,BIC。

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图5:声学连续体束缚态BIC的应用

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图6:有源声学和声子超材料。

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图7:非厄米声学和声子学。

关键点:

1、在开放系统中,声学谐振涉及以复本征频率为特征的本征模。这些谐振出现在各种声学系统中,还可精确地设计其相应特征,从而有望用于基于谐振元结构设备的高级声音处理。

2、一类新出现的非厄米谐振non-Hermitian resonances,是在连续介质中的声学束缚态,并具有理论上无束缚Q因子的奇异谐振,提供了一种增强声波-物质相互作用的通用而强大工具。

3、利用有源超材料和超表面特性,可精确地设计声学谐振为有源、非线性和非互易特性,以及宇称-时间对称波现象,并在增强声波控制中显示出巨大的应用潜力。

4、非厄米哈密顿量,将常见的厄米色散扩展到复平面,从而产生了能带结构的额外奇异特征。其中,具有非常规拓扑结构的异常简并和能带隙,产生了新颖和异常稳健的波动现象。

文献链接:

Huang, L., Huang, S., Shen, C. et al. Acoustic resonances in non-Hermitian open systems. Nat Rev Phys (2023).

https://doi.org/10.1038/s42254-023-00659-z

https://www.nature.com/articles/s42254-023-00659-z

文章来源:今日新材料,译自Nature。

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