本发明涉及晶格,具体而言,尤其涉及一种具有高阶角态的二维面心平方晶格。
背景技术:
1、由于凝聚态体系中实验平台难以搭建,实验不易测量,许多学者便将拓扑态的研究推广到其他领域中模拟凝聚态体系中的拓扑态现象,并在这些体系实现了若干特异性能的拓扑态现象。
2、受限于凝聚态体系中实验体系搭建和实验材料制备与表征困难提出了电路平台作为研究拓扑态现象的模拟平台,得益于电路元件具有易于搭建格点之间联系易于建立实验结果易于测量等优点,利用电路作为平台研究奇异拓扑态现象得到迅速发展。
3、在凝聚态体系中对二维系统的研究通常存在二维材料的制备和表征的困难以及热涨落和量子涨落的影响等诸多挑战,使得电路系统作为理想的拓扑态模拟平台可以充分发挥作用,利用电路平台模拟后再进行材料样品制备成为高效的研究路线。
4、同时二维面心平方晶格电路结构的设计在电路元件层面面临着连接与互通、性能与稳定性、集成与布局优化以及测试与验证等多个方面的挑战。
技术实现思路
1、根据上述背景技术中提到的技术问题,而提供一种具有高阶角态的二维面心平方晶格。
2、本发明采用的技术手段如下:
3、一种面心平方晶格结构电路,包括:多个格点连接形成无限的晶格周期排列结构;
4、单个晶格包括:多个电感及多个电容;所述电感设置于正方形四个角,所述电感用于连接格点;通过接地后的所述电感模拟格点,通过所述电容模拟跃迁强度;所述单个晶格包括4个格点构成的矩形与内部1个格点组成晶格结构;且5个格点之间并不完全等效,
5、进一步地,所述格点之间的位置关系为正方形四个角,其中正方形中心为中心格点的位置。
6、进一步地,所述格点的原点位置和格点连接距离只跟拓扑结构有关,与几何位置、大小均无关。
7、进一步地,所述结构电路对应的电路拉普拉斯方程为:
8、i=jv (1);
9、其中,i表示电路中的节点电流向量,节点电流为相应节点所有支路电流总和,j表示晶格电路的拉普拉斯矩阵,v表示晶格电路的格点电压向量;考虑晶格电路拉普拉斯矩阵能够被对角化,即存在一组实特征向量{u1,u2,u3,…};
10、则向量i由拉普拉斯矩阵j特征向量的线性组合表示:
11、i=a1u1+a2u2+a3u3+… (2);
12、其中,{a1,a2,a3,…}表示特征向量的线性组合系数;则由特征向量的性质得到:
13、an=itun (3);
14、拉普拉斯矩阵j的特征值用{j1,j2,j3,…}表示,则其特征向量表达式写为:
15、
16、根据公式(1)、(2)、(3)、(4)推导出晶格电路中电势分布的表达式为:
17、
18、由公式(5)电势向量v的分布主要由j矩阵0附近的特征值决定,故公式(5)近似等效为:
19、
20、通过测量格点电势分布的方式验证晶格电路中高阶角态现象的存在,所以晶格电路中的拓扑特性主要受拉普拉斯矩阵j在0附近的特征值影响;通过求解j矩阵的特征值晶格电路的能带结构。
21、进一步地,通过在边缘处引入接地的边界条件,模拟无限的晶格周期排列结构。
22、进一步地,所述面心平方晶格为三维体心立方晶格的二维形式,所述面心平方晶格结构为三维体心立方晶格对任意轴的二维投影。
23、较现有技术相比,本发明具有以下优点:
24、本发明通过电子元件搭建了二维面心平方晶格电路并在电路系统中观测到了高阶角态现象,为凝聚态体系中面心平方晶格结构实现高阶角态现象提供了方案支持。这类物态的研究不仅对基础物理学的发展具有重要意义,而且对未来的材料科学和信息技术等领域的应用展现出巨大的潜力。
1.一种面心平方晶格结构电路,其特征在于,包括:多个格点连接形成无限的晶格周期排列结构;
2.根据权利要求1所述的一种面心平方晶格结构电路,其特征在于,所述格点之间的位置关系为正方形四个角,其中正方形中心为中心格点的位置。
3.根据权利要求1所述的一种面心平方晶格结构电路,其特征在于,所述格点的原点位置和格点连接距离只跟拓扑结构有关,与几何位置、大小均无关。
4.根据权利要求1所述的一种面心平方晶格结构电路,其特征在于,所述结构电路对应的电路拉普拉斯方程为:
5.根据权利要求1所述的一种面心平方晶格结构电路,其特征在于,通过在边缘处引入接地的边界条件,模拟无限的晶格周期排列结构。
6.根据权利要求1所述的一种面心平方晶格结构电路,其特征在于,所述面心平方晶格为三维体心立方晶格的二维形式,所述面心平方晶格结构为三维体心立方晶格对任意轴的二维投影。