【资讯】非互易耦合的振荡器-超材料 | Nature

　　从蛋白质基序motifs到黑洞，拓扑孤子topological solitons是普遍存在的非线性激发，是鲁棒的，并且可以由外场驱动。到目前为止，现有的驱动机制都是以相反的方向加速孤子和反孤子。

　　2024年度，荷兰 阿姆斯特丹大学(Universiteit van Amsterdam)Jonas Veenstra，Corentin Coulais等，在Nature上发文，报道了孤子的局域驱动机制，在同一方向上，加速了孤子和反孤子：非互易驱动。为了实现这一机制，构建了一种有源力学超材料mechanical metamaterial ，该材料由非互易耦合的振荡器组成，并受到双稳势的影响。

　　研究发现，这种非线性使非互易激发——所谓的非厄米皮波，通常是不稳定的——变成鲁棒的单向(反)孤子。通过构造传输和过滤单向信息的有源波导，利用这种非互易拓扑孤子。

　　在另一类超材料中，说明了这一机制，显示了“超对称性" 破缺只导致反孤子被驱动。这一观察和模型证明了，非互易性和拓扑孤子之间微妙的相互作用，其中孤子通过局部应变材料产生自驱动力。

　　Non-reciprocal topological solitons in active metamaterials.在有源超材料中的非互易拓扑孤子

　　图1: 非互易拓扑孤子。图1c所示的有源机械波导，主要由50个3D打印的旋转臂(转动惯量I=6.2±1.0×10E-6kgm2)组成

　　这些旋转臂通过橡皮筋弹性耦合，并以晶格间距a=6cm定位。旋转臂与直流转矩电机机械耦合，该电机配备有角度解码器和微控制器，该微控制器与相邻单元通信，以产生外部转矩。

　　图2: 孤子和反孤子沿同一方向传播。

　　图3: 孤子和反孤子的独立控制。

　　图4: 在Kane–Lubensky链中的非互易孤子。

　　在这一研究范围之外，非互易孤子，为机器人运动提供有效的驱动机制，并出现在其他环境中，例如，量子力学，光学和软物质。

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　　参考文献： 中国光学期刊网

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