近日，深圳大學電子與信息工程學院汪國平教授團隊聯(lián)合香港大學，在Light: Science & Applications（影響因子20.6，中科院一區(qū)Top期刊）發(fā)表了題為“Continuous evolution of Fermi arcs in a minimal ideal photonic Weyl medium”的研究論文。深圳大學副教授劉亞超為第一作者，深圳大學教授汪國平和香港大學教授張霜為共同通訊作者，深圳大學為第一完成單位。

近年來，拓撲光子學的興起為光子器件的設(shè)計和應用帶來了許多新的可能性。其中，光子外爾介質(zhì)因其獨特的拓撲表面波特性而備受關(guān)注。然而，盡管外爾介質(zhì)中描述表面波特性的費米弧具有重要的物理意義，但其形狀通常是固定的，這限制了人們對拓撲表面波的操控能力。當前的研究領(lǐng)域亟需一種能夠靈活調(diào)整費米弧形狀的方法，以實現(xiàn)更廣泛的應用。

汪國平教授團隊提出了一種通過調(diào)整空氣層厚度來連續(xù)改變光子外爾介質(zhì)中費米弧形狀的方法。通過在兩層光子外爾介質(zhì)之間插入不同厚度的空氣層，成功實現(xiàn)了費米弧形狀從凸形到凹形的的連續(xù)變化。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，凹形的費米弧表面波能夠在空氣層中實現(xiàn)拓撲保護的電磁牽引力，并且這種牽引力在廣泛的入射角度范圍內(nèi)都有效。

這項研究展示了通過光子外爾介質(zhì)實現(xiàn)拓撲保護的電磁牽引力的潛力，為未來的光子器件設(shè)計和應用開辟了新的方向；同時該研究還深化了人們對光子外爾介質(zhì)物理特性的理解，為拓撲光子材料的實際應用提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。

光子費米弧形狀連續(xù)演變及穩(wěn)定的光牽引力示意圖

該論文得到國家重點研發(fā)計劃項目（2022YFA1404500）、國家自然科學基金重點及面上項目（12274302、12434017）以及深圳大學2035追求卓越研究計劃的支持。

論文鏈接：https://www-nature-com-s.webvpn.szu.edu.cn/articles/s41377-024-01632-w