南京大学声学研究所光声科学与技术研究室:声学类扭转石墨烯材料

摘要：近年来，扭转双层石墨烯（twisted bilayer graphene, TBG）因其在特定“魔角”下呈现出的超导、量子反常霍尔效应等奇异物理性质而备受关注。然而，在声学系统中，由于声波能够自由传播且衰减较小，难以满足研究TBG所必需的紧束缚条件，因此构建类

近年来，扭转双层石墨烯（twisted bilayer graphene, TBG）因其在特定“魔角”下呈现出的超导、量子反常霍尔效应等奇异物理性质而备受关注。然而，在声学系统中，由于声波能够自由传播且衰减较小，难以满足研究TBG所必需的紧束缚条件，因此构建类似TBG的声学材料一直是一个挑战。

在该研究中，我们创新性地将涡流气流引入双层声学结构，通过气流产生的等效“磁场”限制声波的自由传输，从而在开放式声学系统中实现紧束缚条件，成功制备出声学类扭转石墨烯材料（twisted-graphene-like acoustic material, TGAM）。该文章建立了基于紧束缚理论的理论模型，用于分析TGAM的能带特性。理论计算、数值模拟与实验测量均表明，该材料在超过3°的魔角下出现准平带现象，且具有大角度魔角的特点。此外，该声学系统设计灵活，可通过调节层间距、气流角速度等参数，实现魔角大小、准平带频率和带隙宽度的广泛调控。

这项研究不仅在实验中实现了声学魔角系统，还为二维声学材料的设计提供了新思路，在增强声发射、传感能力等声学技术领域具有广阔的应用前景。