近日，广东工业大学物理与光电工程学院张欣教授科研团队联合华中科技大学、华南理工大学和武汉大学科研团队，在三维高阶拓扑声学研究领域取得重要进展。研究团队首次实验实现了Type-II高阶外尔声子晶体，并发现通过旋转单胞即可实现拓扑铰链态的空间选择调控，为三维高阶拓扑声学及可编程拓扑波调控提供了新的理论基础与实验依据。相关成果以“Type-II higher-order Weyl phononic crystals with selective hinge activation”为题发表于国际物理学权威期刊Physical Review B (Phys. Rev. B 114, 084102 (2026))，并入选Editors' Suggestion。广东工业大学张浩斌、李晓铭和华中科技大学薛之杰为共同第一作者，罗丽副教授、赵德刚副教授和张欣教授为共同通讯作者。

拓扑声子晶体中的边界态由体能带拓扑性质所决定，因而对一定程度的结构缺陷和无序扰动具有较强的鲁棒性。相比传统拓扑声子晶体，高阶拓扑体系能够支持比体系维度低至少两个维度的拓扑边界态，例如三维体系中的一维拓扑铰链态。相比Type-I体系，Type-II高阶拓扑半金属由于具有倾斜能带色散，有利于拓展拓扑边界态的频率范围，为宽频拓扑波传输提供新的可能。

研究团队首先建立了三维高阶拓扑半金属紧束缚模型，提出通过引入直接层间耦合的普适理论方案，实现了高阶拓扑半金属由Type-I向Type-II的可控相变。在这一理论框架下，研究团队设计并制备了具有C₂对称性的三维Type-II高阶外尔声子晶体结构。通过能带计算、拓扑不变量分析以及空气声场实验，观测到连接着不同手性外尔点的二维费米弧表面态以及局域于样品棱上的一维拓扑铰链态，实现了Type-II高阶外尔相的实验验证。

进一步地，研究团队发现，高阶拓扑铰链态的空间分布由体拓扑性质和结构边界势共同调控。通过旋转单胞，在保持体系体能带拓扑性质不变的情况下，改变了边界处的几何构型，进而调节了相应的边界势，使原本未出现局域态的钝角附近的铰链态被选择性激活，而锐角附近的铰链态在旋转前后均保持稳定。

该研究将Type-II外尔色散、高阶拓扑和边界势调控有机结合，实现了从理论模型、结构设计到实验验证的完整研究体系，深化了对高阶拓扑半金属形成机制及边界态调控规律的认识，为宽频稳健声波传输、可编程拓扑波导及声学传感等新型声学器件设计提供了新的理论基础和技术路径。

该研究工作得到了国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金等项目的资助。

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