安徽理工大学在声子时间晶体研究领域实现重大突破,其力学与光电物理学院团队与英国埃克塞特大学、南京大学科研人员合作,首次在实验中成功构建色散声子时间晶体,相关成果发表于国际顶级学术期刊《自然·通讯》(Nature Communications),标志着该校在物理学科国际前沿领域迈出关键一步。
研究团队创新性地提出基于电-声耦合元件构建人工超构原子的方案,通过动态调控元件的电磁响应特性,突破了传统机械调制系统效率低、损耗大、速度受限的技术瓶颈。该方案实现了空间均匀化的时变等效材料,为时间晶体的实验研究开辟了新路径。研究首次观察到Floquet带结构的折叠效应,在声波传输实验中观测到多放大透射现象,这一发现为动量带隙调控提供了全新理论依据。
Floquet调制作为凝聚态物理、光学和声学领域的前沿课题,通过打破时间平移对称性,能够产生静态晶体无法实现的动量带隙、非互易传输等特殊物理效应。然而,时间调制机制的理论构建与实验实现长期面临重大挑战,特别是动量带结构的精准调控及其可视化验证始终是国际研究热点。
该研究构建的声子时间晶体平台具有显著优势:通过实时调制人工超构原子的响应函数,实现了对Floquet带结构的动态编程;平台展示的声波放大、时域滤波等功能,为开发可重构声学器件提供了技术原型。实验验证的动量带折叠效应,为拓扑时间晶体等新型量子物态的研究奠定了基础。
团队负责人吴宏伟教授长期致力于人工微结构超构材料研究,在声光传输调控领域取得系列成果。其主持2项国家自然科学基金及6项省部级科研项目,以第一/通讯作者在《自然·通讯》《先进科学》《物理评论应用》等权威期刊发表SCI论文50余篇,其中20余篇发表于Nature Index期刊。研究工作得到安徽省教育厅重大项目和安徽理工大学基础物理中心资助,已毕业硕士生刘梓凌、在读硕士生张志国与汕头大学朱星宏博士为论文共同第一作者。










