2023年4月12号，安徽理工大学与南京大学联合研究团队在物理学知名期刊《New Journal of Physics》上发表了题为《空间曲率对声学拓扑绝缘体中边缘态的局域化作用》的研究论文。该研究首次在实验上实现了通过几何曲率调控拓扑边缘态的局域化行为，为拓扑声子学与柔性声学器件的融合提供了全新思路。
拓扑绝缘体作为一种具有内部绝缘、边界导电特性的新型材料，其边界态对缺陷和扰动具有天然的鲁棒性，近年来在经典波系统中引起了广泛研究兴趣。然而，传统研究多局限于平直空间中的拓扑态调控。本研究创新性地将“曲面空间”与“拓扑绝缘体”相结合，系统探索了几何曲率对拓扑边缘态的调制机制。
图1.局域边缘状态的实验观察
研究团队在环氧树脂曲面板上设计并制备了基于二维SSH模型的孔洞阵列结构，构建了拓扑非平庸与平庸区域之间的界面。实验结果表明（如图1），在曲面结构中，原本沿界面传播的拓扑边缘态在结构曲率最大处（如凸面顶部）形局域态，其声压场被显著限制在极小区域内。
图2.拓扑局域边状态对缺陷的稳健性测量
为进一步验证该局域态是否仍具备拓扑保护特性（如图2），研究团队在结构顶部附近及远离区域分别引入缺陷（实心圆柱阻塞孔洞）。实验与仿真结果一致表明，尽管存在缺陷，局域态的传输峰值频率与幅度均未发生明显变化，证明其仍具备对结构扰动的免疫性。
该研究首次在声学系统中实现了基于曲率的拓扑边缘态主动调控，展示了几何势在拓扑光子/声子学中的重要作用。该方法无需改变材料参数或结构对称性，仅通过调控空间几何即可实现波的局域与捕获，为柔性声学器件、可调拓扑波导、能量收集器等应用提供了新思路。