平带赋予了诸如强局域化、高准直性和低损耗传播的稳健渠化等新颖现象。然而，光子或声振晶格中的空间对称性保护自然地使平带成对显现，并以内在的特定角度排列，从而导致固定的双向渠化。该研究报道了一种摩尔声学超表面平台，不仅允许在所有平面内角度上实现单向渠化，还能够在能带对齐调节方面实现稳健的可调性。双层超表面的扭转角、倾斜角、偏移角可以灵活控制，从而打破平面内和平面外的空间对称性。这些特性可以将双层之间的任意扭转角转变为“魔角”，同时保持单向渠化和能带对齐调节的可调性。这项工作可能显著推动扭曲摩尔物理学和振动力学向更高维度发展，并促进先进声振器件的应用。
图1.本文研究框架:具有多重单向渠化的对称性破缺双层摩尔平台。a.具有单向声传播的对称性破缺双层摩尔平台示意图。b.关于平面内和平面外对称性破缺的演化过程。c-e.在魔角诱导的平带条件下，双层摩尔平台在不同程度的对称性破缺下的渠化模式。
该研究从理论和实验上验证了对称性破缺摩尔平台的概念，从而直接克服了双层配置中固定平带的局限性。在多重渠化方面，通过破坏平面内对称性来影响色散的交叉点，进一步破坏平面外对称性以实现单向渠化。因此，可以在不增加层数的情况下实现可调的单向低损耗传播。相比于增加层数的方法，这种方法能够更精确地调控渠化，这对于需要高精度控制的声振或光学设备的应用至关重要。此外，这种单向平台在声隔离、噪声控制、超声成像和无损检测方面具有重要的应用潜力，而单向光学平台在光隔离、高密度数据存储以及传感和检测领域显示出了巨大的潜力。这一设计在声振设备、波动的操控和实际应用中展示了独特的优势，大大扩展了双层平台的实用性和灵活性。
图2.单向且可调的渠化。a, c, e,表示双层平台在三种不同对称性破缺级别下的示意图。b,在不同扭转角度下的声压场和傅里叶谱。d,在不同倾斜角度下的声压场和傅里叶谱。f,在相同的偏转角和不同倾斜角度下的声压场和傅里叶谱。
以上工作获得国家万人计划、国家自然科学基金项目、中央高校基本科研业务费项目、国家自然科学基金科学中心项目的支持。
