近日，深圳大學電子與信息工程學院汪國平教授團隊聯合香港大學，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計和應用帶來了許多新的可能性。其中，光子外爾介質因其獨特的拓撲表面波特性而備受關注。然而，盡管外爾介質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。當前的研究領域亟需一種能夠靈活調整費米弧形狀的方法，以實現更廣泛的應用。

汪國平教授團隊提出了一種通過調整空氣層厚度來連續(xù)改變光子外爾介質中費米弧形狀的方法。通過在兩層光子外爾介質之間插入不同厚度的空氣層，成功實現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，凹形的費米弧表面波能夠在空氣層中實現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都有效。

這項研究展示了通過光子外爾介質實現拓撲保護的電磁牽引力的潛力，為未來的光子器件設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和技術支持。

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