在超材料中弹性波的零角折射由于其独特的波准直特性和在信号处理、工业检测中的潜在应用引起人们极大的关注。而传统的零角折射依赖于声子晶体中特定的平坦的等频线，受限于较窄的入射角和可操作带宽，这极大的限制了其在功能性器件中的探索和设计。此外，相比于流体/空气声，弹性波传输中复杂的横纵波模转换和固体中弹性声子固有的缺陷敏感特性，使得在固体结构中实现全角宽带且缺陷免疫的零角折射极具挑战性。
近年来，拓扑态的发现和探索为实现高效、稳定的拓扑折射提供了可能性。尽管有研究在光子和流体声领域对拓扑正/负折射取得了一些进展。但是，尚未有报道涉及到弹性波的拓扑零折射。同时，设计一种拥有高度准直特性的拓扑弹性天线在未来的芯片级通讯应用中更具实用价值。
近日，来自湖南大学的陈久久教授课题组与河北工业大学的谭柱华教授，韩旭教授合作，通过设计在布里渊区中心具有四重简并的狄拉克锥的二维固-固声子晶体，获得了一种弹性近零折射率超材料。进一步通过模拟赝自旋轨道耦合，实现了具有任意入射角和极宽工作频率范围的拓扑零折射，且实验证明了其免疫缺陷的拓扑鲁棒性。此外，揭示了这种零角折射行为的可调的波模转换。该发现为同时调控面内波和面外波折射提供了新范例，可用于集成拓扑弹性波天线的设计。该平台能在不同的流固体环境中高效且稳定的控制横纵波，为水下通讯及信号处理等方面的应用提供了新思路。相关研究发表在杂志《Communications Physics》上，2018级博士生黄宏波为该文第一作者，博士生霍绍勇，冯陆洋参与研究。
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https://doi.org/10.1038/s42005-020-0314-6
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