等离子体输运中的扩散拓扑物相
首次从粒子扩散的角度研究了拓扑等离子体输运，并且在等离子体中实现了两种扩散拓扑物相，即相位锁定的扩散趋肤效应和满足反宇称-时间反演对称性的非厄米准晶。该方法不同于传统的基于磁流体动力学理论的波动系统，有助于在等离子体物理中实现更多的拓扑物态。
等离子体输运中的扩散拓扑物相
研究背景
等离子体是除了固态、液态和气态之外的第四种物质形态，在宇宙中，等离子体是物质存在的主要形式，占宇宙中物质总量的99%以上。拓扑物理是当今凝聚态物理领域的前沿热点之一。最近几年，研究人员发现等离子体中的一些新奇现象与拓扑物理有着紧密的联系，但是相关研究多是将等离子体作为一种受到电磁力的流体来看待，即是一个经典波系统，同时，使用的理论是磁流体动力学理论。另一方面，等离子体输运也可以被看成是一个粒子扩散的过程，但是如何从粒子扩散的角度来看待拓扑等离子体输运还是一个未知的问题。
内容简介
面对上述问题，复旦大学物理学系黄吉平教授课题组基于在热学（能量扩散）中实现各种拓扑相的经验，在等离子体中构造了一个耦合环链结构来实现凝聚态物理中的紧束缚模型。通过调节该耦合环链结构的参数，可以分别引入非互易性和准周期的在位势，从而实现了具有交替电场的一维Hatano-Nelson模型和满足反宇称-时间反演对称性的一维AAH模型。这两种模型均具有拓扑性质。同时该工作也提出了这种扩散等离子体拓扑态的潜在应用。
图1：满足反宇称-时间反演对称性的一维互易模型。(a) 三维空间中耦合环链结构的示意图。在相邻的环中分别施加顺时针方向和逆时针方向的同等强度的电场。(b) 等价的紧束缚模型。(c-d) 模型的衰减率谱和本征频率谱。(e) 当位于反宇称-时间反演对称相中，密度场分布具有相位锁定效应。(f) 当位于反宇称-时间反演破缺相中，密度场分布具有边界局域化现象，同时不具有相位锁定效应。
图2：具有交替电场的一维Hatano-Nelson模型。(a) 等价的紧束缚模型。该模型具有非互易的跃迁强度。(b-c) 该非互易模型的衰减率谱和本征频率谱。(d) 该非互易模型所有本征态的模式分布。(e) 当位于反宇称-时间反演对称相中，密度场分布具有相位锁定的扩散趋肤效应。(f) 当位于反宇称-时间反演破缺相中，密度场分布只具有扩散趋肤效应。
图3：满足反宇称-时间反演对称性的一维AAH模型。(a) 等价的紧束缚模型。在位势为一个复的准周期势。(b-c) 该准周期模型的衰减率谱和本征频率谱。(d-e) 扩展相和局域相中衰减最慢的十个本征态的模式分布。(f) 对于扩展相和局域相所需要调节的每个环的扩散率。(g) 对于扩展相和局域相所需要调节的每个环的电场。(h) 对于扩展相，密度场呈现一个稳定且均匀的分布。(i) 对于局域相，密度场呈现一个运动的多局域中心现象。
研究意义和重要性
该工作首次从粒子扩散的角度研究了拓扑等离子体输运，有助于在等离子体物理中实现更多的拓扑物态，以高效调控等离子体输运。同时，该工作也可以与基于磁流体动力学理论的研究成果进行互补。