더 높은

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 8301(2023) 이 기사 인용

1565 액세스

1 알트메트릭

측정항목 세부정보

고차 토폴로지 절연체는 고차 토폴로지 코너 상태를 갖는 토폴로지 특성으로 인해 근본적인 관심에서 매혹적인 응용에 이르기까지 관심을 끌고 있습니다. 호흡하는 카고메 격자는 고차 토폴로지 코너 상태를 지원할 수 있는 유망한 플랫폼입니다. 여기서 우리는 자기적으로 결합된 공진 코일로 구성된 호흡 카고메 격자에서 고차 토폴로지 코너 상태가 지원된다는 것을 실험적으로 입증합니다. 각 코일의 권선 방향은 각 삼각형 단위 셀에 대해 C3 대칭을 유지하도록 결정되어 고차 토폴로지 코너 상태가 나타날 수 있습니다. 또한, 코일 사이의 거리를 변경하여 위상 및 사소한 위상을 전환할 수 있습니다. 위상 위상에서 코너 상태의 출현은 어드미턴스 측정을 통해 실험적으로 관찰됩니다. 예시로, 코너 상태 사이, 벌크 상태와 코너 상태 사이에서 무선 전력 전송이 수행됩니다. 제안된 구성은 호흡하는 카고메 격자의 위상학적 특성뿐만 아니라 선택적 무선 전력 전송의 대체 메커니즘을 조사하기 위한 유망한 플랫폼입니다.

물질의 위상학적 위상은 파동 전파에서 매력적인 특성을 가지며 전자1,2, 포토닉스3,4,5,6,7, 음향학8,9,10, 기계11,12,13에 이르는 기술에 혁명을 일으킬 것으로 예상됩니다. 벌크 경계 대응에 따르면 기존의 d차원 토폴로지 절연체는 (d-1)차원 경계 상태를 지원합니다. 반면, 최근에 발견된 고차 토폴로지 절연체(HOTI)는 (d-2)-차원14,15,16의 경계 상태를 지원할 수 있습니다. 예를 들어 2차원 시스템의 경우 0차원 모서리 상태가 나타날 수 있습니다. HOTI의 코너 상태는 다양한 물리적 플랫폼에서 실험적으로 관찰되었습니다. 또한 HOTI에 대한 조사는 선형에서 비선형, 실제 차원에서 합성 차원, Hermitian에서 비Hermitian 시스템까지 활발한 연구 영역입니다.

고차 토폴로지 코너 상태를 지원하는 기본 격자 중 하나는 호흡하는 카고메 격자입니다. 일반적으로 HOTI의 토폴로지 모서리 상태는 정사각형 및 입방 격자에서 연구되었습니다. 반면, 호흡하는 카고메 격자는 삼각형 격자를 기반으로 하며, 3개의 삼각형 모서리에서 3개의 모서리 상태가 관찰됩니다. 호흡 카고메 격자를 위한 다양한 물리적 플랫폼과 포토닉스28, 전자기학29, 음향학30,31 및 전기 회로32,33을 포함한 분야의 토폴로지 코너 상태에 대한 실험적 관찰에 대한 보고가 있었습니다. 이러한 시스템에서는 격자의 셀 간 결합과 셀 내 결합을 적절하게 조정하여 위상 위상을 얻을 수 있습니다. HOTI의 기존 설계는 격자 형상에 의존합니다. 그러나 이러한 고정된 형상에서는 위상 위상의 유연한 제어가 어렵습니다.

한편, 최근 주목받고 있는 위상학적 위상의 응용분야 중 하나가 무선전력전송이다. 토폴로지 절연체의 비유를 기반으로 한 무선 전력 전송은 1차원 시스템에서 입증되었습니다. 결합된 LC 공진기로 구성된 Harper 및 SSH 체인이 시연에 활용되었습니다. 에너지는 1차원 LC 공진기 체인의 가장자리에 국한됩니다. 토폴로지 에지 상태를 사용하여 방향 제어 및 고효율 전력 전달이 입증되었습니다. 그러나 2차원 HOTI 시스템의 무선 전력 전송 기능은 아직 입증되지 않았습니다. 2차원 구성의 무선 전력 전송은 벽이나 테이블을 통한 모바일 장치 충전과 같은 응용 분야에서 유망합니다.