拓?fù)涔庾訉W(xué)和非線性光學(xué)是光子學(xué)中兩個(gè)非常活躍的研究領(lǐng)域。拓?fù)渑c物理的結(jié)合源自于凝聚態(tài)物理中對(duì)拓?fù)湮飸B(tài)的研究，最初人們發(fā)現(xiàn)量子霍爾效應(yīng)中整數(shù)倍的電導(dǎo)率其本質(zhì)來源于系統(tǒng)能帶結(jié)構(gòu)的拓?fù)涮匦?最近拓?fù)涞母拍钜餐卣沟焦鈱W(xué)中形成了新興的拓?fù)涔庾訉W(xué)。光子拓?fù)浣^緣體的實(shí)現(xiàn)使拓?fù)渑c物理學(xué)中不同領(lǐng)域的結(jié)合更加緊密，不斷地揭示新的物理機(jī)制和規(guī)律。與此同時(shí)，非線性光學(xué)作為現(xiàn)代光學(xué)中一個(gè)重要的研究分支，因其帶來的新穎物理機(jī)制以及巨大的潛在應(yīng)用如物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析、激光技術(shù)等一直深受研究者們的青睞。那么，非線性與拓?fù)涔庾訉W(xué)的結(jié)合會(huì)產(chǎn)生怎樣新穎的物理現(xiàn)象？這些問題的探索對(duì)基礎(chǔ)物理的研究和開發(fā)新穎光子學(xué)器件都有重要意義。

       近日，南開大學(xué)物理科學(xué)學(xué)院陳志剛教授課題組特聘外籍助理研究員D. Bongiovanni與國際合作團(tuán)隊(duì)一起，首次從理論上提出了一種孤子陣列非線性相互作用驅(qū)動(dòng)下的動(dòng)態(tài)拓?fù)湎嘧兡Ｐ?，揭示了該?dòng)力學(xué)過程中“演生型”拓?fù)湎嘧兊漠a(chǎn)生以及伴隨的拓?fù)溥吔鐟B(tài)的“產(chǎn)生”和“消失”現(xiàn)象。該工作創(chuàng)新地將非線性孤子態(tài)與非平凡拓?fù)湎嗦?lián)系起來，演示了一種典型的“演生型”非線性拓?fù)湮锢憩F(xiàn)象，進(jìn)一步啟發(fā)了人們對(duì)非線性與拓?fù)涔庾訉W(xué)之間相互作用的認(rèn)識(shí)。研究成果以“Dynamically Emerging Topological Phase Transitions in Nonlinear Interacting Soliton Lattices ”為題在線發(fā)表在國際頂尖期刊Physical Review Letters上。

圖1 非線性驅(qū)動(dòng)下“孤子”晶格的演化。

a1-a2分別為實(shí)空間“孤子”晶格的光強(qiáng)分布與相應(yīng)的能帶結(jié)構(gòu)示意圖；

b1-b3分別為晶格示意圖以及非線性驅(qū)動(dòng)下“孤子”晶格演化所產(chǎn)生的兩種典型現(xiàn)象：拓?fù)湎嘧円约敖徊妗?/span>

       本工作南開大學(xué)為第一完成單位，南開大學(xué)外籍博士后D. Bongiovanni為第一作者。南開大學(xué)特聘教授/克羅地亞薩格勒布大學(xué)教授H. Buljan、南開大學(xué)講席教授陳志剛為共同通訊作者。合作者還包括南開大學(xué)教授胡毅、宋道紅和博士生胡志嬋等。相關(guān)工作得到了國家科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金委項(xiàng)目的資助。

       據(jù)悉，該課題組近兩年在非線性拓?fù)涔庾訉W(xué)前沿領(lǐng)域的研究取得了一系列重要進(jìn)展，相關(guān)工作相繼發(fā)表在Science、Light:Science & Applications、Physical Review Letters等頂尖學(xué)術(shù)期刊上。（物理科學(xué)學(xué)院供稿）

       論文鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.184101

新聞鏈接：http://news.nankai.edu.cn/ywsd/system/2021/10/31/030048596.shtml

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