研究透视：Science-光子超材料-能带结构拓扑-外尔Weyl面和外尔Weyl弧

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在凝聚态系统中，材料的能带结构，通常类似于材料结构的功能性。能带结构拓扑的考量，提供了一种新型功能材料的途径，其远远超出现有自然材料的预期特性。今日，香港大学物理系张霜教授课题组与清华大学孙洪波教授，吉林大学的冯晶教授，以及香港科技大学的郭清华博士和杨镖博士合作，在Science上发文，利用电磁超材料为构建结构单元，实现了拓扑外尔半金属的五维拓展。除三个实际动量维度外，还包括两个双各向异性材料参数作为合成维度，以展示连接的外尔表面和杨单极子。为此，超材料平台，为探索与高阶拓扑现象相关的奇异物理提供了一条强有力的途径。

这是在高维拓扑结构的研究方面取得的重要进展。通过引入反对称的双各向异性作为合成维度，理论上探究了利用三维超构材料对五维动量空间中的二维拓扑外尔面半金属态进行探索的可能性；通过巧妙地设计结构，在高维动量空间中旋转外尔面，并探测其在特定旋转状态下的三维真实动量空间截面，首次在实验中观测到了五维空间中互相缠绕的外尔面，以及相对应的四维边界中非平凡的表面态。图为五维动量空间中的杨单极子和外尔面。

图为杨单极子的超材料结构单元设计。

图为与外尔面相关的超材料投影能带。

图为杨单极子和外尔面的超材料，相应的边界特征。

文献链接：https://science.sciencemag.org/content/373/6554/572

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/LkDOb94NsD4XmK3uXEc21w

本文节选自“两江科技评论”，略有删减。

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