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Hybrid Skin-Topological Effect Induced by Eight-Site Cells and Arbitrary Adjustment of the Localization of Topological Edge States

Jianzhi Chen (陈健智), Aoqian Shi (史奥芊), Yuchen Peng (彭宇宸), Peng Peng (彭鹏), and Jianjun Liu (刘建军)

Chin. Phys. Lett. 2024, 41 (3): 037103

DOI: 10.1088/0256-307X/41/3/037103

文章亮点

首次在二维准晶中提出了8点位原胞，利用8点位非互易原胞内跃迁实现了混合趋肤拓扑效应（hybrid skin-topological effect，HSTE），实现了拓扑边界态（topological edge state，TES）本征场分布的任意可调，发现了HSTE中与有效耗散有关的畴壁及其与局域现象的关联。

左上：正八边形外边界下的Ammann–Beenker（AB）型准晶及利用Kitaev方程计算体带陈数时设置的内边界（3条红线示意）。中上：原胞示意图，蓝色背景为原胞，也即准晶中的任意格点，在原胞内设置8个点位，并设置非互易跃迁（其非互易体现在，以红色箭头与绿色箭头表示跃迁值的不同），称为“非互易原胞内跃迁”。右上：“互易原胞间跃迁”（其互易体现在，原胞间两个点位的跃迁值相同，以黑线表示）的示意图：正方形单元与菱形单元，实线、虚线分别表示正、负跃迁。左下：实现HSTE时的复平面能谱图。右下：实现HSTE时，某TES（在左下图中红色箭头指示）的本征场。

由8点位原胞诱导的混合趋肤拓扑效应及其拓扑边界态局域的任意可调

研究背景

近年来，研究者们分别在电子、冷原子、电路及光子系统中通过非互易或增益-损耗实现了HSTE。目前，对于HSTE的研究均基于周期系统或双曲晶格。准周期系统能否实现HSTE及其局域效果、物理规律及机理尚不清楚。准晶具有晶体中不存在的对称性，这将有助于实现特殊或新奇的物理现象及应用。此外，对于与二维准晶n重旋转对称性相对应具有m个点位（n/m为整数）的原胞，通过调节其跃迁可以灵活地实现拓扑态，并调节其局域位置。

内容简介

最近，湖南大学刘建军课题组在二维准晶中提出了8点位原胞，利用8点位非互易原胞内跃迁实现了HSTE，并通过改变外边界形状和改变非互易原胞内跃迁的方式实现了TES本征场分布的任意可调，发现了与有效耗散有关的畴壁，通过畴壁揭示了TES本征场分布及局域位置任意可调的物理机理。

研究意义和重要性

该工作在不同外边界形状的准晶中实现了HSTE，以及TES局域位置的任意可调，为在非厄米系统中构建局域模式，并精确地控制能量分布提供了新方案。

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