Acoustic Tunneling Study for Hexachiral Phononic Crystals Based on Dirac-Cone Dispersion Properties

Acoustic tunneling is an essential property for phononic crystals in a Dirac-cone state. By analyzing the linear dispersion relations for the accidental degeneracy of Bloch eigenstates, the influence of geometric parameters on opening the Dirac-cone state and the directional band gaps’ widths are investigated. For two-dimensional hexachiral phononic crystals, for example, the four-fold accidental degenerate Dirac point emerges at the center of the irreducible Brillouin zone (IBZ). The Dirac cone properties and the band structure inversion problem are discussed. Finally, to verify acoustic transmission properties near the double-Dirac-cone frequency region, the numerical calculation of the finite-width phononic crystal structure is carried out, and the acoustic transmission tunneling effect is proved. The results enrich and expand the manipulating method in the topological insulator problem for hexachiral phononic crystals.

Food web complexity weakens size-based constraints on the pyramids of life

Marine ecosystems are generally expected to have bottom-heavy trophic structure (more plants than animals) due to size-based constraints arising from increased metabolic requirements and inefficient energy transfer. However, size-based (allometric) approaches are often limited to confined trophic-level windows where energy transfer is predicted by size alone and are constrained to a balance between bottom-up and top-down control at steady state. In real food webs, energy flow is more complex and imbalances in top-down and bottom-up processes can also shape trophic structure. We expand the size-based theory to account for complex food webs and show that moderate levels of food web connectance allow for inverted trophic structure more often than predicted, especially in marine ecosystems. Trophic structure inversion occurs due to the incorporation of complex energy pathways and top-down effects on ecosystems. Our results suggest that marine ecosystems should be top-heavy, and observed bottom-heavy trophic structure may be a result of human defaunation of the ocean that has been more extreme than presently recognized.

Зонный спектр квантовых ям HgCdTe: эффекты «понижения» симметрии / Гавриленко В.И., Бовкун Л.С., Иконников А.В., Алешкин В.Я., Спирин К.Е., Маремьянин К.В., Михайлов Н.Н., Дворецкий С.А., Potemski M., Piot B., M. Orlita

Методом спектроскопии уровней Ландау исследована зонная структура квантовых ям (КЯ) HgTe/HgCdTe с нормальным и инвертированным спектром и выявлены проявления механизмов «понижения» симметрии: анизотропии химических связей на интерфейсах (Interface Inversion Asymmetry, IIA), отсутствие симметрии инверсии в кристаллической решетке (Bulk Inversion Asymmtry, BIA) и встроенного электрического поля в структурах с односторонним селективным легированием барьеров (Structure Inversion Asymmetry, SIA). Методом фурье-спектроскопии исследованы спектры магнитопоглощения и фарадеевского вращения в магнитных полях до 11 Тл. Исследование спектров фарадеевского вращения дает возможность определять знак резонансной круговой поляризации переходов между уровнями Ландау носителей, что позволило идентифицировать наблюдаемые внутризонные и межзонные переходы в дальнем и среднем инфракрасном диапазонах [1]. Обнаружено, что широко используемая для описания топологических материалов на основе HgTe аксиально-симметричная 8-зонная модель Кейна не полностью описывает наблюдаемую картину внутризонных и межзонных переходов, а именно: антипересечения уровней Ландау и появление переходов, запрещенных в электродипольном приближении в рамках этой модели. Достаточно хорошее согласие с экспериментом достигается при расширении стандартной модели при учете эффектов IIA и BIA. Учет этих факторов нарушает аксиальную симметрию и существенно модифицирует спектр прежде всего валентной зоны. [2] Исследованы спектры циклотронного резонанса (ЦР) электронов в классических и квантующих магнитных полях в асимметричных гетероструктурах с квантовыми ямами HgCdTe/CdHgTe с селективным легированием барьеров с большой концентрацией носителей (ns > 2*1012 см-2). Выполнены самосогласованные расчеты энергетических спектров и уровней Ландау в рамках 8- зонной модели Кейна в приближении Хартри. В слабых полях обнаружено сильное расщепление линии циклотронного резонанса (~ 10%), связанное с гигантским (до 30 мэВ) расщеплением Рашбы на уровне Ферми в образцах как с инвертированной, так и впервые с нормальной зонной структурой. Показано, что в обоих случаях большая величина расщепления обусловлена присутствием в волновых функциях состояний нижней подзоны зоны проводимости значительной доли (от 50% и более) ”дырочных“ волновых функций (p-типа). Эволюция линий поглощения с магнитным полем прослежена вплоть по 34 Тл, когда магнитное квантование уже превалирует над расщеплением Рашбы. [3]