近日，我院光电研究所在声学外尔系统的研究方面取得重要进展，相关成果发表在物理学权威期刊《Physical Review Letters》：Antichirality Emergent in Type-II Weyl Phononic Crystals。论文第一作者为我院人工微结构团队青年研究员严谋，郑州大学物理学院为第一单位。

拓扑半金属的发现为高能物理和凝聚态物理之间架起了一座桥梁。一个典型的例子就是外尔半金属，其低能激发可以用外尔方程进行描述，对应的外尔点通常携带手性相反的拓扑荷。外尔半金属具有两个重要的性质，一个是在不同手性外尔点表面投影的位置有费米弧连接，另一个是在强磁场下会产生手性（零阶）朗道能级。不同于其它高阶朗道能级，零阶朗道能级在外尔点附近具有线性色散关系。当沿着磁场方向施加平行或是反平行的电场时，不同手性的外尔准粒子通过零阶朗道能级形成不守恒的手性流，称作手征反常。

由于在固体材料中并不需要满足洛伦兹不变性，外尔点会发生严重倾斜，形成第二类外尔点。与第一类外尔点相比，其具有很强的各向异性，费米面不再是一个球，而形成一个锥形。最重要的是，这种过度倾斜的外尔点可以使手性朗道能级的群速度方向翻转，称之为反手性零阶朗道能级。目前为止，这种反手性色散关系还没有被实验观测到。

图1.（a）声子晶体样品照片。白色部分表示梯度形变声子晶体，浅蓝色区域表示包层结构。（b）布里渊区在-平面的投影。（c）-（f）零阶朗道能级对应在外尔点K，H，K’和H’附近的投影色散。彩色和线条分别表示实验和模拟结果，白色箭头表示赝磁场的方向。

本项工作中，研究人员基于第二类外尔声子晶体，引入沿单轴变化的非均匀结构，构造声学赝磁场，其方向与外尔点倾斜方向一致。通过3D打印技术制备相应的声子晶体样品，并对样品内部的声场进行扫描，直接观测到了反手性的零阶朗道能级。

该工作得到了国家重点研发计划，国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基和河南省交叉学科创新研究群体项目基金的支持。

论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.130.266304