使用3D金属打印拓扑材料来操纵全矢量弹性波

近日，华南理工大学邓维英教授、北京理工大学李峰教授和武汉大学刘正友教授的合作成果在线发表在《国家科学评论》上。人们对由拓扑边缘模式操纵的弹性波越来越感兴趣，它具有无可比拟的优势，例如更低的能量耗散、更高的灵活性和单向传输。

然而，具有时间反转对称性和单一拓扑相的弹性超材料是否可以在其自身边界上支持拓扑边缘模式仍然是一个悬而未决的问题。通过利用弹性波的全矢量特征，在双层弹性超材料中诱导合成自旋轨道耦合，从而产生非平凡的拓扑带隙。

研究人员采用3D金属打印方法制作了这种弹性拓扑绝缘体，并进一步通过实验证明了拓扑边缘态的存在性和背散射免疫性。最后，通过调整器件的高度显示了具有可调边缘传输的超材料异质结构。

结果可能会在弹性波的分路器和开关中找到潜在的应用，并使整体弹性网络的构建成为可能。通过逐层堆叠结构，该系统可以扩展到具有有趣拓扑传输的三个维度，例如稳健的表面状态和高阶铰链状态。