贝里曲率是波函数在参数空间中几何性质的一种尺度不变的局部表现，被认为是理解物理学各个分支的一个基本要素。尤其是周期晶体作为其能带结构的一种内在特性，也逐渐发展成为一个重要的研究领域。它在动量空间中作为磁场的作用，在布洛赫电子的动力学中诱导了大量重要的物理特征，例如对输运、热力学和晶体状态密度的各种影响。特别是，Berry曲率可以为周期系统中运动的波包提供对群速度-反常速度的额外贡献。具有量子化通量的贝里曲率是拓扑物理学领域的基础。类似于高斯曲率在封闭表面上的量化积分，贝里曲率在封闭表面或二维(2D)布里渊区在动量空间中的积分也被量化，给出了系统的独特拓扑特征，即所谓的Chern数。近年来，维勒点（Weyl points）产生的贝瑞曲率一直受到人们的关注。一个Weyl半金属包含至少两个具有相反电荷的Weyl点，每个点作为量化的拓扑单极子，在三维(3D)动量空间中发射或收集Berry曲率。
近日，国防科技大学的Biao Yang等人演示了光子超材料中的动量空间环形矩(MTM)，其中Berry曲率显示了三维涡旋分布，Berry通量接近π。该工作进一步观察到两种MTM相反的超材料界面上的螺旋畴壁态，根据超材料的方向，这取决于正的或负的色散。MTM也可能导致观察到各种有趣的现象，如负折射、表面依赖的异常位移和体积横向自旋。相关研究工作发表在《Nature Communications》上。（郑江坡）
文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-021-22063-w
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