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Nature:皮米精度位移测量激光干涉仪助力声子四拓扑缘体观测

发布时间: 2019-05-21  点击次数: 1187次

 

      电荷化理论能够描述中性玻色子系统的布洛赫能带,它预言二维量子化的四缘体具有带隙、拓扑的维边缘模式。苏黎世邦理工大学的Sebastian Huber教授课题组巧妙地用种机械超材料结构来模拟二维的拓扑缘体,在实验上观测到了声子四拓扑缘体。这具有重要意义的结果时间被刊登在nature上。研究人员通过测试种机械超材料的体、边缘和拐角的物理属性,发现了理论预言的带隙边缘和隙内拐角态。这为实验实现高维度的拓扑超材料奠定了重要基石。

 

 

图1:实验装置示意图

(图片来源:doi:10.1038/nature25156)

 

      值得指出的是,Sebastian Huber教授用细金属丝将100片硅片组成个10cmX10cm的平面,以此来模式二维拓扑缘体(如图1所示)。关键点是,当硅晶片被超声激励时,只有中心点有振动;其他角尽管连接在起仍然保持静止。这种行为类似于二维拓扑缘体的带隙边缘和隙内拐角态的电子行为。而如何探测硅晶片的微小振动是整个实验成功的关键,Sebastian Huber教授用德国attocube system AG公司的IDS3010皮米精度激光干涉仪(如图2所示)来测量硅晶片不同位置的微小振动变化,整个测量系统的不确定度达到5pm的精度,测量统计误差达到10pm,后在通过超声激励后测得硅晶片的中心位置的振动位移为11.2pm,通过傅里叶变换之后在73.6KHz(如图3所示)。通过attocube皮米精度激光干涉仪IDS3010成功实现声子四拓扑缘体的观测。

 

图2:皮米精度位移测量激光干涉仪IDS3010

 

3:测量系统示意图和经过傅里叶频率变换的测量结果

(图片来源:doi:10.1038/nature25156)

 

      IDS3010皮米精度位移测量激光干涉仪体积小、测量精度高,分辨率高达1 pm,适合集成到工业应用与同步辐射应用中,包括闭环位移反馈系统搭建、振动测量、轴承误差测量等。同时也得到了国内外众多低温、超导、真空等域科研用户的认可和肯定。

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