自旋角動量的概念是現代物理學的一個裡程碑,是一系列量子拓撲現象背後的内在機制。随着人工微結構超材料的快速發展,人們也開始關注經典波動系統的自旋角動量,比如光波自旋的研究就極大豐富和拓展了光超材料功能器件的應用和前景。但一直以來,人們認為隻有圓偏振的橫波才能擁有自旋,而對于彈性縱波聲學縱波,因為沒有豐富的偏振極化結構,其并不具有自旋角動量。但是,聲波真的沒有自旋嗎?
報告人将分享近期在聲波自旋,彈性波自旋和聲子自旋方面的一些初步探索,包括:彈性波自旋和聲波自旋的理論發現及其實驗觀測,對稱破缺超表面波導裡的聲波自旋及其應用,拓撲聲子晶體的邊界态聲子自旋與手性耦合等等。基于高階微商場論的Noether對稱性原理,我們可以統一得到聲波自旋、彈性波自旋、以及聲子自旋。未來彈性聲波自旋與光學和磁性的結合,或者聲子自旋與光子、磁子自旋的結合,将為量子器件的多模态多自由度調控帶來更多新的可能性。
參考文獻:
[1] "Intrinsic Spin of Elastic Waves." Y. Long, RJ*, and Hong Chen, PNAS 115, 9951 (2018).
[2] “Observation of Acoustic Spin.” C. Shi, R. Zhao, Y. Long, S. Yang, Y. Wang, H. Chen, RJ* and X. Zhang*, Nat. Sci. Rev. 6, 707 (2019).
[3] “Symmetry Selective Directionality in Near-Field Acoustics.” Y. Long, H. Ge, D. Zhang, X. Xu, RJ*, M.-H. Lu*, M. Bao, H. Chen, and Y.-F. Chen, Nat. Sci. Rev. 7, 1024 (2020).
[4] “Realization of Acoustic Spin Transport in Metasurface Waveguides.” Y. Long, D. Zhang, C. Yang, J. Ge, H. Chen, and RJ*, Nat. Comm., 11, 4716 (2020).
[5] “Spin Angular Momentum of Gravitational Wave Interference.”S. Xin, Y. Long, and RJ*, New J. Phys. 23, 043035 (2021).
[6] “Observation of Elastic Spin with Chiral Meta-Sources.”W. Yuan, C. Yang, D. Zhang, Y. Pan, Z. Zhong, H. Chen, J. Zhao*, and RJ*, Nat. Comm. 12, 6954(2021).
[7] “Elastic Valley Spin Controlled Chiral Coupling in Topological Valley Phononic Crystals”, J. Zhao, C. Yang, W. Yuan, D. Zhang, Y. Long, Y. Pan, H. Chen, Z.