石墨炔中的手性声子

手性声子(具有圆极化特性和非零角动量的量子化晶格振动)为声子器件与量子器件工程提供了全新视角。石墨炔因其独特的晶格几何结构、能谷结构电子带和热传导特性成为极具潜力的候选材料。然而,由于空间反演(𝒫)和时间反演(𝒯)对称性的存在,石墨炔中的手性声子长期未被探索。该研究团队通过原子选择性替代掺杂打破𝒫𝒯联合对称性,首次证实了石墨炔中存在手性声子。研究发现,6-6-12型和γ型石墨炔中的B、N单掺杂及邻位BN共掺杂会引发局部结构畸变,这些畸变能解除Γ点附近的声子简并态并产生圆极化振动模式。该工作进一步建立了手性声子角动量与掺杂元素电子亲和力之间的强关联性——富电子掺杂剂可提升局域电子密度,促使手性声子模式与电子环境更高效耦合,从而增强声子角动量,这揭示了电子-声子相互作用在手性声子角动量调控中的潜在作用。该团队提出的方法为操控手性声子行为提供了可调控路径,为发展先进声子器件奠定了基础。

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