近日，西安电子科技大学天线与微波技术重点实验室刘英教授团队在凝聚态物理顶级期刊《Physical Review B》上以快报（Letter）形式发表研究论文，论文题目为“Self-localized topological states in three dimensions”，团队李汝江副教授为第一作者，李汝江副教授和刘英教授为通讯作者。PRB快报旨在发表凝聚态物理领域高度原创性、极其重要、值得优先发表的研究工作，这是西电首次以快报形式在该期刊发文。
拓扑态是近年来凝聚态物理学、光学、电磁学、冷原子物理学等学科中的热门研究领域。2016年David J. Thouless、F. Duncan M. Haldane和J. Michael Kosterlitz三位科学家因物质拓扑相以及拓扑相变方面的理论贡献被授予诺贝尔物理学奖。由于拓扑态可以鲁棒地传导信号、不受系统缺陷和杂质的干扰，拓扑态有望应用于天线、通讯、激光器等领域。
拓扑态通常存在于两个拓扑性质不同的材料的界面，且由于衍射效应分布于整个界面。针对这一现象，研究团队将非线性引入三维拓扑体系，在理论上提出一种全新的拓扑态——自局域拓扑态。在非线性作用下，这种拓扑态在材料内部形成一个拓扑界面，拓扑界面的形成又反过来支持该拓扑态的存在。不同于传统的拓扑态，这种自局域拓扑态存在于材料内部，不需要人为精细设计材料界面，并且在该体系中衍射与非线性相互平衡，因此该拓扑态在三个空间维度上都是自局域的。研究团队进一步发现，这种自局域拓扑态的动力学演化在很宽的频率范围内都是稳定的，这意味着自局域拓扑态的存在有望在实验上通过直接观测得到证实。
三维空间中自局域拓扑态示意图
论文作者李汝江于2021年经郝跃院士、崔铁军院士和刘英教授推荐，通过陕西省高层次人才计划引进到西安电子科技大学“华山学者”菁英副教授岗位，论文工作受到国家自然科学基金资助。
文章链接：
https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.105.L201111