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[转载]研究快讯 | 纳米力学人工晶格中的相干传输

已有 447 次阅读 2020-1-8 10:20 |系统分类:论文交流|文章来源:转载


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原文已发表在CPL Express Letters栏目

Received 31 October 2019; 

online 25 December 2019


EXPRESS LETTER

Coherent Transfer of Excitation in a Nanomechanical Artificial Lattice

Liang Zhang (张亮), Tian Tian (田添), Pu Huang (黄璞), Shaochun Lin (林劭春), Jiangfeng Du (杜江峰)

Chin. Phys. Lett. 2020, 37 (1): 014501

文章亮点


中国科学技术大学中科院微观磁共振实验室杜江峰院士等人首次在纳米力学系统中实现了可控的人工晶格。他们构造了一个由7个独立的纳米力学振子组成的人工晶格,并利用动力学耦合的方法展示了相邻力学振子之间的可调强耦合。在实验中通过设计人工原子间的耦合控制序列,使初始的弹性激励可以不弥散地在晶格中传输,并基于此提出了一个理论可行的扩展方案。


纳米力学人工晶格中的相干传输


研究背景

人工晶格(artificial lattice)是一种人为设计、制造的晶体,区别于自然界的晶体材料,其内部的原子由一些人工微结构所取代,可以具有一些反直觉的新性质。相比于光晶格、人工微腔、里德伯原子等系统,纳米力学系统由于其集成化、可操控性以及成熟的加工技术,在实现人工晶格上有独特的优势,也是近年来纳米力学领域的热点之一。一个能够同时具备多模式、强耦合、可调性的纳米力学晶格,将是一个研究拓扑相变、多体系统等问题的强有力工具,同时也为制作可编程的力学逻辑器件打下了基础。如今,得益于纳米加工技术的发展,在实验中实现这一人工纳米力学晶格成为了可能。


内容简介

近日,中国科学技术大学中科院微观磁共振实验室杜江峰院士课题组在一个人工的纳米力学晶格中,实现了力学激励的相干传输


这一人工晶格由7个双端固支的纳米力学振子构成(图1)。研究人员在相邻振子间制造动态的电场,使它们通过静电力实现强耦合,这一耦合强度可以被动态电场含时、独立、线性地操控。


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图1. 人工纳米力学晶格与耦合方式示意。


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图2. 在晶格中的相干传输以及与理论结果对照(a,b分别为实验结果与理论模拟结果)。


基于这一人工晶格,研究人员通过理论解析与数值模拟,设计了一个实现力学激励从晶格一端传输至另一端的控制序列。在这一序列中,不同相邻振子之间的耦合需要被含时地调节,以此作为对人工晶格性质的初步检验。在实验中,研究人员成功观察到了这一相干传输过程(图2),标志着首次实现一个纳米力学人工晶格


研究意义及重要性

本工作中首次实现的人工晶格具有多模式、强耦合、线性大范围可控等特点,在模式数量与可控性上实现了突破。这一结构拥有着良好的扩展性,将来可用于实现更多数量、更复杂相互作用的力学晶格。这一系统也为研究一维拓扑系统以及其动力学行为提供了平台,如Su-Schrieffer–Heeger等一维拓扑模型,以及近期成为研究热点的动力学相变、OTOC(Out-of-time-order correlation)等理论。


本工作得到了科技部、中科院、安徽省科技厅的支持。

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