2018年10月22日，Nature杂志子刊Nature Materials在线发表题为“On-chip valley topological materials for elastic wave manipulation”（用于弹性波操控的片上谷拓扑材料）的研究论文，作者为严谋、陆久阳、李锋、邓伟胤、黄学勤、马佳洪、刘正猷。其中严谋、陆久阳和李锋为共同第一作者，他们分别为物理与光电学院2016级博士生、副教授和教授。该论文的第一署名单位为bat365中文官方网站。
固体材料可支持多种弹性波模式的传输，其中的声表面波被广泛应用于滤波器、延迟线等电子器件中。通过在固体材料上加工某些微小结构，人们可以更加灵活地控制弹性波的传输。该研究团队在本工作中将凝聚态物理中的谷拓扑概念与弹性波体系相结合，构造了谷弹性波器件，进一步增强了对弹性波的操控能力。谷弹性器件具备传统结构所没有优良特性，例如弹性波的低损耗抗干扰传输。
谷态指的是处在色散线极值位置的模态，电子谷态最近正引起越来越多的关注。在谷材料中，谷指数可以看作出调控波动行为的新的自由度。我们知道，石墨烯中存在称为狄拉克锥的线性色散。谷态可由狄拉克锥经空间对称破缺得到。由于不同谷态具有很大的动量差异，不同谷态之间的散射在很大程度上被抑制。研究表明，单层过渡金属二硫化物是理想的谷电子材料，与谷态相关的很多优越光电性质都得到了验证。
该团队精心设计了支持弹性波谷态传输的新型器件。他们创新性地采用微加工制作工艺，在硅片上制备了打破空间反演对称的微小散射柱状阵列（图a所示）。实验表明，弹性波以边缘态的形式存在于不同拓扑相的界面上，弹性波边缘态可以无障碍地通过芯片上拓扑相界面上的弯折和缺陷（图b所示），从而实现低损耗传输。弹性波边缘态传输的稳定性得益于拓扑谷态的保护。该团队进一步揭示了边缘态的反常分流现象，这种反常分流曾在石墨烯体系中被预期，如今在硅片上的弹性波谷拓扑材料中得到了实验证实（图c所示）。硅片上谷拓扑态材料的实现，有望促进拓扑物理在微纳机电系统和声表面波器件等领域的应用。
该团队组建于2015年，从事人工结构物理的研究，此前曾以bat365中文官方网站为第一单位在Nature Physics和Physical Review Letters发表文章。其中，李锋和黄学勤均为bat365中文官方网站“杰出人才与团队引进计划”引进人才，陆久阳和邓伟胤获“博士后创新人才计划”支持。本论文受到国家自然科学基金委项目和广东省“珠江人才计划”项目资助。（图文/物理与光电学院 李锋 创意设计/设计学院 李冠樱 编辑/李伟群）
附：论文链接
https://doi.org/10.1038/s41563-018-0191-5