yl7703永利集团祝捷团队联合香港理工大学苏众庆团队关于彩虹手性朗道能级的研究成果发表于《先进功能材料》

近日，yl7703永利集团祝捷教授团队联合香港理工大学苏众庆教授团队，成功实现了面向多路超声能量俘获的彩虹手性朗道能级。该研究在弹性超结构中同时合成面内赝磁场和赝电场，首次在实验上实现了可传播的彩虹手性朗道能级，并展示了其在直线通道、定制弧形路径及曲面结构中的多频超声能量俘获能力。相关研究成果以“Realization of Rainbow Chiral Landau Levels for Multiplexed Ultrasonic Energy Trappings”为题发表于《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）。

朗道能级是由科学家列夫·朗道提出的带电粒子在均匀磁场中运动时局域在不同轨道上的现象。近年来，研究人员通过调控人工微结构，在电磁波、声波和弹性波系统中合成赝磁场构造朗道能级，从而实现了声波和弹性波的局域化调制。通过进一步合成赝电场，可以构建朗道彩虹，进而实现波在空间中呈现频率依赖的局域化现象，为多频信号分离、能量收集和并行处理提供了新思路。然而，此前实现的彩虹朗道能级（电磁波系统）由平带构造，群速度为零，难以支持波的传播。当前为止，兼具传播能力与频率分离能力的彩虹手性朗道能级此前尚未在经典波系统中实现。为突破这一限制，研究团队通过在弹性超结构中合成面内赝磁场与合成电场（如图1所示），实现了彩虹手性朗道能级，并进一步展示了该结构沿直线通道、定制弧形路径及曲面上的超声彩虹能量俘获效应（如图2所示）。

图1、彩虹手性朗道能级及多路超声能量俘获概念示意图

图2、彩虹朗道能级及多路超声能量俘获的实验验证

该研究工作将彩虹朗道能级从不可传播的平带形式拓展到可传播的手性形式，为多频超声分频器、弹性波多路并行处理器、高容量弹性集成电路等器件的开发提供了新的物理平台。此外，该设计还可与压电能量收集单元结合，用于彩虹超声能量收集，在自供能可穿戴器件、植入式生物医学器件和下一代无线通信系统中具有潜在应用前景。

yl7703永利集团祝捷教授、祝捷教授团队陈亚枫副教授和香港理工大学苏众庆教授为论文共同通讯作者，陈亚枫副教授为论文第一作者，穆罕默德六世理工大学兰智豪助理教授、香港理工大学范磊博士和yl7703永利集团博士生温雪昀对研究工作作出了重要贡献。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中央高校基本科研业务费、香港特别行政区研究资助局及香港创新科技署相关项目资助。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.76042