近日🤟，意昂体育平台物理學院人工微結構和介觀物理國家重點實驗室徐海潭研究員和耶魯大學JackHarris教授研究組🤽、芝加哥大學Aashish Clerk教授合作，在光力學研究中取得重要進展。成果以“Nonreciprocal control and cooling of phonon modes in an optomechanical system”為題發表在《自然》（Nature）上。該工作提出了基於光力相互作用的非互易聲子耦合新原理，實現了非互易的聲子傳遞和新型光力製冷方法。

力學諧振子在現代科技和生活中具有廣泛的應用，大到引力波探測裝置👳，小到我們身邊的手機，涉及傳感、變頻💆‍♂️👩🏿、濾波等重要器件。一般的諧振子器件是互易的🏋🏻‍♂️，即器件內部或者兩個器件之間的聲子傳遞和方向無關🕷。而非互易的諧振子器件對於全雙工聲子信號收發🏢、聲子隔離等有著非常關鍵的作用🖕🏿🏊‍♂️，甚至還可以用來對熱能進行單向傳遞🚣🏽‍♀️，使冷的物體更冷📇，熱的物體更熱👩🏻‍🦯‍➡️。

（a）基於光力相互作用的非互易聲子耦合機製🦉。（b）通過控製激光相位🏋🏿‍♀️，聲子隔離度±30分貝連續可調

光力學是光學和力學相結合的新興科研領域。光力相互作用可以用於光學和力學模式的精密調控和測量，有著重要的物理意義和實際應用🌓。這個工作中的光力學系統由超高品質因子的氮化矽納米薄膜和高精細度光學腔構成🆎。激光將聲子從納米薄膜的一個諧振模式轉化為光子0️⃣，再變回另一個諧振模式中的聲子👨‍👩‍👦‍👦。多束激光的物理效應互相幹涉，使聲子傳遞增強或者減弱。研究人員通過控製激光相位，實現了聲子隔離度在±30分貝範圍內連續可調（如圖所示）🐝。在徐海潭等人之前的工作（Nature 537，80（2016））中，他們通過拓撲操作實現了瞬態的非互易聲子傳遞👩🏻‍🦯，而在最新的工作中，他們通過光力相互作用產生了聲子模式間靜態的非互易耦合，從而實現了穩定的非互易聲子傳遞。

徐海潭等人實現了用非互易相互作用來調控並觀測諧振子的熱力學漲落😶‍🌫️。當聲子傳遞是雙向的時候，兩個諧振模式通過交換熱聲子，對應的溫度會互相接近。而當聲子傳遞是單向的時候🏦，被隔離的諧振模式把熱聲子傳遞給另一個諧振模式🎡，這使得被隔離模式的熱聲子數減少，因此降低溫度👏🏼，而另一個模式則升高溫度。從而通過非互易聲子傳遞實現了一種新型的光力製冷技術🆑。該研究中所包含的創新方法也可以推廣應用於其他電子🧉、力學和光學等系統。

研究工作得到意昂体育平台人工微結構和介觀物理國家重點實驗室、教育部納光電子前沿科學中心和量子材料協同中心的支持。