华东师范大学物理与电子科学学院黄陆军研究员和合作者近期以“Acoustic resonances in non-Hermitian open systems”为题在Nature Reviews Physics上发表综述文章。该论文系统性地回顾了过去几十年非厄米开放系统的声学共振领域的研究进展，并对该领域未来可能的发展方向以及面临的挑战进行了开放性的讨论。
Nature Reviews Physics刊发华东师大物理与电子科学学院黄陆军研究员科研成果
开放系统中的共振是自然界中一个非常普遍的现象，它往往存在于一个可以跟外界环境有相互作用和能量交换的开放非厄米系统。共振的一个显著特点是当驱动频率靠近共振频率的时候振幅会得到增强。声学共振作为诸多共振中的一种，在声波的传播和声波与物质的相互作用方面起到了关键的作用。
近二十年来，随着声子晶体、声学超材料和声学超表面的兴起，人们调控声波传播的能力得到了显著的提升。声学超材料和超表面是由一系列的亚波长结构以特定的周期性的形式排列组成。它们的物理特性很大程度上取决于结构的局域共振特性。一方面，周期结构提供的声学共振可以用来调控有效的体模量和质量密度，比如同时实现负体模量和质量密度。另一方面，声学共振能够显著地增强声场，从而增强声波-物质相互作用。
作为一种特殊的声学共振，声学连续域中的束缚态(BIC)具有无穷大的品质(Q)因子，因此它们可以实现极致的声场局域。声学共振有多种动态调控的方式，比如通过电场、光场和应力场来实现动态主动调控。另一种调控声学共振的方式是通过在耦合谐振子体系引入等量的增益和损耗实现宇称-时间对称(Parity-time symmetry)和奇异点(Exceptional points)。
此外，声学共振和超结构也具有一些新颖的拓扑特性。近二十年来声学超材料和超表面的系列研究进展表明声学共振在声场调控领域起到了非常重要的作用。该论文系统性地总结了声学共振的发展历程及其相关的物理机理和应用，回顾了近些年声学连续域中的束缚态，动态调控声学超材料和非厄米声学和声子学的进展，并对这一领域未来发展方向和潜在应用前景以及挑战进行了展望。
非厄米开放系统中的声学共振
近年来，黄陆军研究员在光学和声学高Q共振以及连续域中的束缚态取得了一系列的研究成果，先后发现了单个介质颗粒的高Q共振模式(Adv. Photonics 3, 016004 (2021))，超构波导系统中的超高Q导模共振(Nat. Commun.14, 3433 (2023))，非对称全介质超表面中的BICs (Laser & Photonics Rev.17, 2200564 (2023))，单个开放声学谐振子中的BICs (Nat. Commun. 12, 4819 (2021))，声学合并BICs (Adv.Science 9, 2200257 (2022))。相关工作得到了上海市浦江人才计划与华东师大的资助。
附：
论文链接：https://www.nature.com/articles/s42254-023-00659-z
来源｜物理与电子科学学院、科技处 编辑｜毛宇彤 编审｜郭文君
