撰文：邓伟胤，黄学勤

导读

近日，刘正猷教授课题组实现了由赝自旋-轨道耦合诱导的二维拓扑声子晶体，即声自旋陈绝缘体，其拓扑性质可由自旋陈数表征。理论计算和实验观测到该系统具有无能隙的螺旋性边缘态，并验证了其鲁棒性。此外，在H型样品中观察到自旋翻转传输，体现了边缘态的自旋不守恒。该研究成果以“Acousticspin-Cherninsulatorinducedbysyntheticspin-orbitcouplingwithspinconservationbreaking”为题在线发表在《NatureCommunications》。华南理工大学邓伟胤副教授和黄学勤教授为论文的共同第一作者，李锋教授和武汉大学刘正猷教授为论文的共同通讯作者。论文的合作者包括陆久阳副教授，ETH的SebastianD.Huber教授及其博士生ValerioPeri。

研究背景

发现具有体能隙和无能隙边缘态的拓扑绝缘体为凝聚态物理开辟了新的方向。广义而言，二维拓扑绝缘体可以分为两类，一类是破坏时间反演对称性的，例如量子（反常）霍尔绝缘体，其边缘态是手性的；另一类是保持时间反演对称性的，例如量子自旋霍尔绝缘体，具有螺旋性边缘态。实现量子自旋霍尔绝缘体的关键是系统存在较强的自旋-轨道耦合，使得体能带的波函数具有非平庸的拓扑性质。由自旋-轨道耦合诱导的拓扑相可以推广到三维，也就是三维拓扑绝缘体。量子自旋霍尔绝缘体的拓扑性质可由Z2指标或自旋陈数描述。在自旋守恒的情况下，Z2指标和自旋陈数是等价的。实际上，自旋陈数的定义不依赖于自旋守恒和任何的对称性，并已用于描述时间反演对称性破缺的拓扑绝缘体和赝自旋拓扑绝缘体，从而产生了自旋陈绝缘体的概念。自旋陈绝缘体具有螺旋性边缘态，但是否为无能隙，取决于系统的对称性和样品边界的微观结构。

具有螺旋性边缘态的声学系统已引起广泛

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