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龙图腾网获悉北京理工大学申请的专利基于正负耦合构建声学三维狄拉克超颖材料的方法及应用获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114566138B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-11发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210139414.7，技术领域涉及：G10K11/18；该发明授权基于正负耦合构建声学三维狄拉克超颖材料的方法及应用是由苏照贤;蒋强;黄玲玲;王涌天设计研发完成，并于2022-02-16向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于正负耦合构建声学三维狄拉克超颖材料的方法及应用在说明书摘要公布了：本发明公开的一种基于正负耦合构建声学三维狄拉克超颖材料的方法及应用，属于声学超颖材料领域。本发明利用结构单元之间的正负耦合项来构建三维狄拉克超颖材料，在构建三维狄拉克超颖材料过程中不再受特定的空间群结构限制，使得声学拓扑三维狄拉克超颖材料更加容易制备。本发明构建的声学拓扑超颖材料具有双重简并的色散能带和四重简并点，该超颖材料具有受拓扑保护的边界态。基于所述声学三维狄拉克超颖材料实现受拓扑保护的边界态，利用受拓扑保护的边界态实现传输性能鲁棒的声学波导系统，即利用受拓扑保护的边界态使声学波导系统不受结构缺陷影响，在超颖材料阵列中若干单元出现缺陷时，该声学波导的透射率依然能够保持较高水平。

本发明授权基于正负耦合构建声学三维狄拉克超颖材料的方法及应用在权利要求书中公布了：1.一种基于正负耦合构建声学三维狄拉克超颖材料的方法，其特征在于：包括如下步骤， 步骤1：首先在堆叠六方晶格的紧束缚模型中引入交错的正负层间耦合项，构建具有3DDirac点的结构晶胞，其中仅考虑单元间最近邻耦合；所提出结构的晶胞由两层六角晶格组成；该紧束缚模型的哈密顿量表示为： ai,k和bi,k分别是单元A和单元B的湮灭算符，和分别是单元A和单元B的产生算符，ε是在位能差，tn是层内单元耦合，t1和t2是沿z方向的层间单元耦合；下标i,k代表第k层的第i个晶格；其中仅考虑单元间最近邻耦合；哈密顿量的第二项表示层内耦合，而哈密顿量的第三项表示层间耦合；紧束缚模型的k空间中对应的布洛赫哈密顿量写为： H1k＝d1τ0σ1+d2τ0σ2+d3τ1σ0+d4τ1σ3+d5τ2σ0+d6τ2σ3+ετ3σ32 τ和σ分别是表示单元内的不同自由度的泡利矩阵，a是xy面内周期，h是z方向周期；参数di＝1,2…为： 当z方向层间耦合具有交错的正负耦合时，一个晶胞中的四个单元形成一个π通量环路，所述π通量环路使得反演对称算子的规范变换，从而紧束缚模型产生双重简并能带和三维狄拉克点； 通过步骤1构建具有3DDirac点的物理模型，是基于正负耦合构建声学三维狄拉克超颖材料的物理基础； 步骤2：为了实现沿z方向的相反耦合项，在相邻层之间插入额外的非谐振单元；通过设计附加单元的在位能和最近邻耦合强度，能够调整有效层间耦合项的符号和强度，使其与交错的正负层间耦合的系统具有相同的频带色散，以及非平凡拓扑性质；实现沿z方向等强度但符号相反的交错耦合是构建双简并能带的关键；然而，在无源系统中实现异号耦合并不容易；构建一个只有负耦合或正耦合的紧束缚模型来模拟具有交错正负耦合的紧束缚模型将非常方便；为了构建具有有效负耦合的紧束缚模型，通过插入额外的站点来替换负耦合；四能带紧束缚模型变为具有附加单元的六能带紧束缚模型，新的六能带紧束缚模型相应哈密顿量表示为： 其中δ是A位点和B位点的能量失谐，εc是附加位点的现场能量，t3是它与相邻A位点或B位点的最近耦合；通过设计附加位点的最近耦合强度和特征频率，能够获得晶胞中不同层的A位点和B位点之间的有效负耦合；为了使新哈密顿量的前四个波段具有与前一个相同的色散和特征模式分布，需要设置具有附加单元的六能带紧束缚模型具有四个波段的简并点也是3D狄拉克点；该六能带紧束缚模型能带具有双螺旋能带的交叉，形成受拓扑保护的表面态，具有拓扑结构效果，不受结构缺陷影响；同时所述紧束缚模型的构建方法是从下而上的； 步骤3：在真实的声学系统中，设计的具有正负耦合项的紧束缚晶格是通过由细管连接在一起的声谐振腔的周期性阵列来实现的；声学三维狄拉克超颖材料设计过程中每个圆柱形声学谐振腔等效为步骤二中六能带紧束缚模型的一个原子单元，其中代表单元A和单元B的谐振腔尺寸相同，单元间连接管的半径远小于声学谐振腔直径；单元A和单元B六方晶格排列，构成一层具有六重旋转对称性的超颖材料，在每层间插入代表C单元的声学谐振腔，把若干层超颖材料连接起来，即基于正负耦合实现声学三维狄拉克超颖材料构建，构建的声学拓扑超颖材料具有双重简并的色散能带和四重简并点，具有受拓扑保护的边界态。

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