紐約城市學院的研究小組發現了一種結合兩(liang) 種不同物質狀態的新方法。這是第一次將拓撲光子-光與(yu) 晶格振動（也稱為(wei) 聲子）相結合，並且還可以穩健且可控的方式操縱它們(men) 的傳(chuan) 播。

這項研究利用拓撲光子學，這是光子學中的一個(ge) 新興(xing) 方向，它利用拓撲數學領域關(guan) 於(yu) 守恒量（拓撲不變量）的基本思想，在連續變形下改變幾何對象的部分時保持不變。此類不變量的最簡單示例之一是孔數，例如，從(cong) 拓撲的角度來看，這使甜甜圈和馬克杯等效。拓撲特性賦予光子螺旋性，當光子在傳(chuan) 播時自旋，導致獨特和意想不到的特性，例如對缺陷的魯棒性和沿著拓撲不同材料之間界麵的單向傳(chuan) 播。由於(yu) 與(yu) 晶體(ti) 振動的相互作用，這些螺旋光子可用於(yu) 引導紅外光 隨著振動。

頂部有一層六方氮化硼的拓撲不同的光子晶體(ti) （橙色和藍色）能夠耦合拓撲光和晶格振動，以形成手性半光半振動激發，可以沿一維通道以穩健的方式定向引導。

這項工作的影響廣泛，特別是允許研究人員推進用於(yu) 確定分子振動模式的拉曼光譜。該研究還為(wei) 振動光譜（也稱為(wei) 紅外光譜）帶來了希望，它通過吸收、發射或反射來測量紅外輻射與(yu) 物質的相互作用。然後可以利用它來研究、識別和表征化學物質。

“我們(men) 加上螺旋光子與(yu) 晶格振動的六方氮化硼，創造一種新的混合物質被稱為(wei) 聲子極化，”主要作者，物理學家與(yu) 工程CCNY的樹叢(cong) 學校隸屬關(guan) 係Khanikaev，說：“它是半光半振動。由於(yu) 紅外光和晶格振動與(yu) 熱有關(guan) ，我們(men) 創造了新的光和熱一起傳(chuan) 播的通道。通常，晶格振動很難控製，並引導它們(men) 繞過缺陷和尖角以前是不可能的。”

新方法還可以實現定向輻射傳(chuan) 熱，這是一種通過電磁波散發熱量的能量傳(chuan) 遞形式。

“我們(men) 可以為(wei) 這種形式的混合光和物質激發創建任意形狀的通道，以便在我們(men) 創建的二維材料中進行引導，”Khanikaev 教授小組的博士後研究員、該論文的第一作者 Sriram Guddala 博士補充道：“這種方法還允許我們(men) 沿著這些通道向前或向後切換振動的傳(chuan) 播方向，隻需通過切換入射激光束的偏振手性即可。有趣的是，隨著聲子極化子的傳(chuan) 播，振動也隨電旋轉。場。這是一種全新的引導和旋轉晶格振動的方法，這也使它們(men) 呈螺旋狀。”

這項研究題為(wei) “中紅外超表麵中的拓撲聲子極化子漏鬥”發表在《科學》雜誌上。