声子晶体中的Weyl点及相关效应研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11774275
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    71.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2210.与光学有关的交叉领域
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Weyl semi-metal, because of the existence of the Weyl points in the band structure of the material, arouses increasing interest in recent years and becomes the hot field in condensed matter physics. More recently, Weyl points have also been observed for classical waves in artificial periodic structures, for example, for electromagnetic waves in photonic crystals and for acoustic in phononic crystals, and for now it is the time to begin a systematic research on this topic. In this project, we will carry out extensive studies on the Weyl points of acoustic waves in phononic crystals, including the dependence of the type and the existence of the Weyl points of the symmetry, the inter-change of the Dirac points and the Weyl points due to the variation of the symmetries, the effect of the Weyl points on the propagation of the bulk waves, and the Fermi arc and the one-way propagation of the topologically protected surface states. The novel properties of both the bulk and the surface waves in Weyl phononic crystals, may bring about innovative acoustic devices in applications. Therefore, the research in the project is of important scientific significance as well as potential practical value.
近几年来,Weyl半金属由于其能带结构中受拓扑保护的Weyl点的存在引起强烈研究兴趣,成为凝聚态物理的研究热点。最近,研究者在光子晶体和声子晶体等人工周期结构的能带结构中,也观察到光波(或电磁波)和声波等经典波的Weyl点,但仅有零散几个工作,缺乏系统深入的研究。本项目拟对声子晶体中声波的Weyl点进行全方位的研究,包括Weyl点的类型及存在性与对称性的关系,Weyl点与Dirac点在对称性改变时的相互转化,Weyl点对体态传播性质的影响及效应,受拓扑保护的界面态的费米弧及单向性等等。Weyl声子晶体中体态和界面态展现出新颖传播特性,可望带来全新声功能器件,因而本项目的研究不仅具有科学意义,同时也具有潜在应用价值。

结项摘要

近年来,人们对具有非平庸能带交叉特征的拓扑半金属进行了大量的研究。主要包括Dirac和Weyl半金属,在它们的三维布里流区具有孤立的四重和双重线性简并费米点,称为Dirac和Weyl点。在该项目的资助下,我们主要研究了:声子晶体中不同类型Weyl点诱导的边缘态实现拓扑折射现象;(b)Weyl点与Dirac点/节线/节面在对称性改变时的相互转化及其拓扑输运性质;(c)声学高阶拓扑Weyl半金属相及其特征性的铰链态;(d)其他类型的二维拓扑声子晶体中声拓扑输运特性。总体而言,我们出色的完成了项目的既定目标,基本弄清了声子晶体中Weyl点的类型及存在性与对称性的关系,利用不同类型Weyl点诱导的边缘态实现了新颖声输运;此外,还研究了Weyl点与Dirac点/节线/节面在对称性改变时的相互转化;额外地,我们也研究了一些二维拓扑声子晶体中的其他效应,如声自旋陈绝缘体、高阶拓扑绝缘相、声谷态的拓扑输运等。在该面上基金的资助下,项目研究进展顺利,总共发表学术论文32篇,其中包括在顶级期刊上发表Nature 1篇,Nature Materials 2篇,Nature Communications 4篇,Physical Review Letters 6篇(均为通讯作者)。

项目成果

期刊论文数量(32)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Sound-mediated stable configurations for polystyrene particles
聚苯乙烯颗粒的声介稳定构型
  • DOI:
    10.1103/physreve.96.052604
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW E
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Wang Mudi;Qiu Chunyin;Zhang Shenwei;Han Runzhou;Ke Manzhu;Liu Zhengyou
  • 通讯作者:
    Liu Zhengyou
Acoustic spin-Chern insulator induced by synthetic spin-orbit coupling with spin conservation breaking
由具有自旋守恒破缺的合成自旋轨道耦合引起的声自旋陈绝缘体
  • DOI:
    10.1038/s41467-020-17039-1
  • 发表时间:
    2020-06-26
  • 期刊:
    NATURE COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Deng, Weiyin;Huang, Xueqin;Liu, Zhengyou
  • 通讯作者:
    Liu, Zhengyou
Valley-locked waveguide transport in acoustic heterostructures
声异质结构中的锁谷波导传输
  • DOI:
    10.1038/s41467-020-16843-z
  • 发表时间:
    2020-06-12
  • 期刊:
    NATURE COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Wang, Mudi;Zhou, Wenyi;Liu, Zhengyou
  • 通讯作者:
    Liu, Zhengyou
Acoustic manipulating of capsule-shaped particle assisted by phononic crystal plate
声子晶体板辅助胶囊状粒子的声学操控
  • DOI:
    10.1063/1.5022704
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Applied Physics Letters
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Li Hengyi;Wang Yang;Ke Manzhu;Peng Shasha;Liu Fengming;Qiu Chunyin;Liu Zhengyou
  • 通讯作者:
    Liu Zhengyou
Negative Refraction and Partition in Acoustic Valley Materials of a Square Lattice
方格子声谷材料的负折射和分配
  • DOI:
    10.1103/physrevapplied.12.024007
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Physical Review Applied
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Zhu Zhenxiao;Huang Xueqin;Lu Jiuyang;Yan Mou;Li Feng;Deng Weiyin;Liu Zhengyou
  • 通讯作者:
    Liu Zhengyou

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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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    刘正猷

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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