[Publication] Observation d'états topologiques dégénérés aux "disclinations" dans un réseau acoustique

Cela a ouvert la voie vers de nouvelles approches efficaces de guidage robuste de l’onde. De plus, en se basant sur la correspondance entre le volume et les frontières dans les phases topologiques, les défauts de structures dites "disclinations" ont récemment été exploités pour piéger la densité d'états fractionnée dans les systèmes à ondes classiques.

La figure (a) présente une disclination construite à partir d’un réseau hexagonal en utilisant le processus Volterra, qui consiste à découper une partie avec un angle précis (120 dégrés ici) et à coller les extrémités tout en déformant la structure.

Bien que les densités d’états fractionnés aient des états associés localisés au centre de la disclination, ces états ne sont pas protégés contre le déconfinement en raison de l’absence de la symétrie chirale. Ceci conduit généralement à des modes de résonances ayant des durées de vie courtes et un confinement non-optimal.

Dans ce travail, les scientifiques ont construit une structure phononique faite d’un réseau de cavités connectées où des états topologiques acoustiques subsistent dans la déclination, tout en préservant la symétrie chirale.

Le cristal phononique est fait de cavités cylindriques fermées et connectées par des tubes afin d’assurer le couplage entre lesdites cavités (figure (b)). Un contrôle judicieux des couplages au moyen des paramètres géométriques des tubes assure la préservation de la symétrie chirale qui se manifeste par une symétrie parfaite des bandes par rapport à la fréquence centrale 4289Hz (figure (c)).

La réalisation expérimentale de la structure (figure (d)) montre la présence de modes acoustiques dégénérés dans la disclination au centre de la bande interdite acoustique, ce qui assure un confinement maximal protégé (figure (e)).

Cette étude fournit une nouvelle perspective sur l'interaction entre la protection de la symétrie dans les phases topologiques et les défauts topologiques, avec des applications possibles dans les systèmes classiques et quantiques.
 

Titre : Observation of degenerate zero-energy topological states at disclinations in an acoustic lattice

Auteurs : Y. Deng, W. A. Benalcazar, Z.-G. Chen, M. Oudich, G. Ma, and Y. Jing

Nom de la revue : Physical Review Letters

Date de parution (en ligne) : 26 avril 2022

Lien : https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.174301

Légende de l'image :
(a) Défaut de "disclination" créé par le processus Volterra
(b) La cellule unité acoustique faite de cavités cylindriques fermées et connectées par des tubes assurant le couplage entre lesdites cavités
(c) Structure de bande ayant une symétrie parfaite des bandes par rapport à la fréquence centrale 4289Hz
(d) Réalisation expérimentale de la structure
(e) Mesure de la pression acoustique dans les cavités montrant les modes acoustiques dégénérés confinés au niveau de la disclination