顺盈娱乐物理與電子科學學院黃陸軍研究員和合作者近期以“Acoustic resonances in non-Hermitian open systems”為題在Nature Reviews Physics上發表綜述文章👩🍳。該論文系統性地回顧了過去幾十年非厄米開放系統的聲學共振領域的研究進展🤩，並對該領域未來可能的發展方向以及面臨的挑戰進行了開放性的討論。
Nature Reviews Physics刊發顺盈娱乐物理與電子科學學院黃陸軍研究員科研成果
開放系統中的共振是自然界中一個非常普遍的現象🧍♀️，它往往存在於一個可以跟外界環境有相互作用和能量交換的開放非厄米系統。共振的一個顯著特點是當驅動頻率靠近共振頻率的時候振幅會得到增強。聲學共振作為諸多共振中的一種，在聲波的傳播和聲波與物質的相互作用方面起到了關鍵的作用。
近二十年來🤿，隨著聲子晶體、聲學超材料和聲學超表面的興起，人們調控聲波傳播的能力得到了顯著的提升🙅🏿♀️。聲學超材料和超表面是由一系列的亞波長結構以特定的周期性的形式排列組成📪。它們的物理特性很大程度上取決於結構的局域共振特性🪹。一方面，周期結構提供的聲學共振可以用來調控有效的體模量和質量密度，比如同時實現負體模量和質量密度。另一方面，聲學共振能夠顯著地增強聲場，從而增強聲波-物質相互作用。
作為一種特殊的聲學共振🧑🌾，聲學連續域中的束縛態(BIC)具有無窮大的品質(Q)因子，因此它們可以實現極致的聲場局域。聲學共振有多種動態調控的方式，比如通過電場、光場和應力場來實現動態主動調控𓀂。另一種調控聲學共振的方式是通過在耦合諧振子體系引入等量的增益和損耗實現宇稱-時間對稱(Parity-time symmetry)和奇異點(Exceptional points)。
此外，聲學共振和超結構也具有一些新穎的拓撲特性。近二十年來聲學超材料和超表面的系列研究進展表明聲學共振在聲場調控領域起到了非常重要的作用🏜。該論文系統性地總結了聲學共振的發展歷程及其相關的物理機理和應用，回顧了近些年聲學連續域中的束縛態，動態調控聲學超材料和非厄米聲學和聲子學的進展🧎🏻♂️，並對這一領域未來發展方向和潛在應用前景以及挑戰進行了展望。
非厄米開放系統中的聲學共振
近年來❗️，黃陸軍研究員在光學和聲學高Q共振以及連續域中的束縛態取得了一系列的研究成果，先後發現了單個介質顆粒的高Q共振模式(Adv. Photonics 3, 016004 (2021))，超構波導系統中的超高Q導模共振(Nat. Commun.14, 3433 (2023))🛀🏿，非對稱全介質超表面中的BICs (Laser & Photonics Rev.17, 2200564 (2023))，單個開放聲學諧振子中的BICs (Nat. Commun. 12, 4819 (2021))，聲學合並BICs (Adv.Science 9, 2200257 (2022))🍡。相關工作得到了上海市浦江人才計劃與顺盈娱乐的資助。
附：
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s42254-023-00659-z
來源｜物理與電子科學學院🧗🏼♀️♠︎、科技處 編輯｜毛宇彤 編審｜郭文君
