一种分数拓扑弹性信息存储装置

本发明属于超材料，尤其涉及一种分数拓扑弹性信息存储装置。

背景技术：

1、传统的弹性信息存储材料中，提高系统的能量储存率一直是研究人员关注的焦点。但是由于加工精度误差以及环境扰动的干扰，大部分能量信号在储能器件中被缺陷所散射。所以，能量储存率低一直是弹性信息储存器件中一个欲待解决的难题。2016年三位英美科学家理论发现了拓扑相变和拓扑相物质，材料内多个稳定的拓扑态，每个状态都具有非平凡的边缘模式，并表现出拓扑保护。鉴于此，拓扑相变理论已经从凝聚态物理广泛推广到了储存器件的设计。而对于常规的拓扑信息储存装置，装置的制备以及测量装置的搭建往往具有一定的困难，并且其测量过程还存在给存储的信息带来改变的隐患以及基础测量精度要求较大的缺点。

技术实现思路

1、发明目的：为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种分数拓扑弹性信息存储装置。

2、技术方案：本发明提供了一种分数拓扑弹性信息存储装置，该信息存储装置是由若干个圆盘-折线结构构成的n维结构，每个圆盘-折线结构相同，当前圆盘-折线结构包括第一、第二圆盘，第一、第二z型连杆，所述第一圆盘的右侧和第二圆盘的左侧之间通过第一z型连杆链接；第二圆盘的右侧与下一个圆盘-折线结构的第一圆盘之间通过第二z型连杆连接。

3、进一步的，所述第一圆盘与第二圆盘的大小相等；第一z型连杆的宽度为w1，第二z型连杆的宽度为w2且w1≠w2；

4、进一步的，采用有限元求解器进行全波模拟计算该装置的能态分布特征，并在计算过程中设置自由边界条件。

5、进一步的，所述自由边界条件为采用弹性带将分数拓扑弹性信息存储装置垂直的悬挂与刚性支架上。

6、进一步的，采用连续激光探头测量激发过程中圆盘-折线结构的圆盘中心点的振动位移u，基于该位移以及purcell效应得到该圆盘-折线结构的局域态密度的分布。

7、进一步的，采用如下公式计算该装置中各个单元格内的分数电荷值qω：

8、

9、其中，ωgap为预设的上限值，unit p表示单元格中圆盘-折线结构的圆盘的总个数，ρi(ω)表示单元格中第i个圆盘的局域态密度。

10、进一步的，当该信息存储装置为一维结构时，第一圆盘与第二圆盘之间的水平距离l1＝49.9mm，第二圆盘与下一个圆盘-折线结构中第一圆盘之间的水平距离l2＝50.4mm，第一z型连杆的宽度w1＝1.3mm，第二z型连杆的宽度w＝2.1mm，第一圆盘和第二圆盘的半径均为15mm，第一圆盘和第二圆盘的厚度均为1.75mm，z型连杆偏离中心线5mm，所述中心线为两个圆盘的圆心连接构成的水平线。

11、进一步的，当该信息存储装置为二维结构时，第一圆盘与第二圆盘之间的水平距离l1＝50.8mm,第二圆盘与下一个圆盘-折线结构之间的水平距离l2＝50mm，第一z型连杆的宽度w1＝2mm,第二z型连杆的宽度w＝1.1mm，第一圆盘和第二圆盘的半径均为15mm，第一圆盘和第二圆盘的厚度均为1.8mm，z型连杆偏离中心线5mm，所述中心线为两个圆盘的圆心连接构成的水平。

12、进一步的，采用如下方法构建向错类型的二维结构分数拓扑弹性信息存储装置：

13、步骤1：设置第h行第g列单元格：将两个水平方向上的第一圆盘-折线结构和第二圆盘-折线结构上下对齐放置，且第一圆盘-折线结构和第二圆盘-折线结构中的圆盘还通过第一、二z型连杆构成竖直方向上的圆盘-折线结构，h＝1,2,…,h,g＝1,2,…,g；h表示总行数，g表示总列数；

14、步骤2：该第h行第g列单元格通过水平方向上的两个圆盘-折线结构中的第二z型连接杆与第h行第g+1列的单元格连接，该第h行第g列单元格通过竖直方向上的两个圆盘-折线结构中的第二z型连接杆与第h+1行第g列的单元格连接；

15、步骤3：得到h行g列的晶格，裁剪掉整个晶格右上角的1/4，然后将缺口处拼接，若h为奇数，则拼接后的晶格的中心点位于某个单元格内，若h为偶数则拼接后的晶格的中心点位于单元格的交界处；

16、步骤4：将拼接后的二维结构的分数拓扑弹性信息存储装置进行调整，使得所有的第一z型连接杆的长度相等，所有的第二z型连接杆的长度相等。

17、有益效果：本发明旨在通过对凝聚态物理中的ssh(su-schrieffer-heeger)模型来优化传统弹性信息存储器件的结构设计，从物理原理的角度来提高传统弹性信息存储器件的能量储存率以及精确控制弹性信息态密度的分布。本发明可以通过连续激光探测器来获取表面位移信号。拓扑态可以不受器件加工的影响进行传播，从而可以在各种复杂环境下存储和传输信号。不仅可以有效的改善传统弹性信息器件的能量储存率，而且可以为新型的弹性信息信号处理器件的设计提供解决方案。

技术特征：

1.一种分数拓扑弹性信息存储装置，其特征在于，该信息存储装置是由若干个圆盘-折线结构构成的n维结构，每个圆盘-折线结构相同，当前圆盘-折线结构包括第一、第二圆盘，第一、第二z型连杆，所述第一圆盘的右侧和第二圆盘的左侧之间通过第一z型连杆链接；第二圆盘的右侧与下一个圆盘-折线结构的第一圆盘之间通过第二z型连杆连接，n≥1。

2.根据权利要求1所述的一种分数拓扑弹性信息存储装置，其特征在于，所述第一圆盘与第二圆盘的大小相等；第一z型连杆的宽度为w1，第二z型连杆的宽度为w2且w1≠w2。

3.根据权利要求1所述的一种分数拓扑弹性信息存储装置，其特征在于，采用有限元求解器进行全波模拟计算该装置的能态分布特征，并在计算过程中设置自由边界条件。

4.根据权利要求3所述的一种分数拓扑弹性信息存储装置，其特征在于，所述自由边界条件为采用弹性带将分数拓扑弹性信息存储装置垂直的悬挂与刚性支架上。

5.根据权利要求1所述的一种分数拓扑弹性信息存储装置，其特征在于，采用连续激光探头测量激发过程中圆盘-折线结构的圆盘中心点的振动位移u，基于该位移以及purcell效应得到该圆盘-折线结构的局域态密度的分布。

6.根据权利要求1所述的一种分数拓扑弹性信息存储装置，其特征在于，采用如下公式计算该装置中每个单元格内的分数电荷值qω：

7.根据权利要求1所述的一种分数拓扑弹性信息存储装置，其特征在于，当该信息存储装置为一维结构时，第一圆盘与第二圆盘之间的水平距离l1＝49.9mm，第二圆盘与下一个圆盘-折线结构中第一圆盘之间的水平距离l2＝50.4mm，第一z型连杆的宽度w1＝1.3mm，第二z型连杆的宽度w＝2.1mm，第一圆盘和第二圆盘的半径均为15mm，第一圆盘和第二圆盘的厚度均为1.75mm，z型连杆偏离中心线5mm，所述中心线为两个圆盘的圆心连接构成的水平线。

8.根据权利要求1所述的一种分数拓扑弹性信息存储装置，其特征在于，当该信息存储装置为二维结构时，第一圆盘与第二圆盘之间的水平距离l1＝50.8mm,第二圆盘与下一个圆盘-折线结构之间的水平距离l2＝50mm，第一z型连杆的宽度w1＝2mm,第二z型连杆的宽度w＝1.1mm，第一圆盘和第二圆盘的半径均为15mm，第一圆盘和第二圆盘的厚度均为1.8mm，z型连杆偏离中心线5mm，所述中心线为两个圆盘的圆心连接构成的水平。

9.根据权利要求1所述的一种分数拓扑弹性信息存储装置，其特征在于，采用如下方法构建向错类型的二维结构分数拓扑弹性信息存储装置：

技术总结本发明公开了一种分数拓扑弹性信息存储装置，该信息存储装置是由若干个圆盘‑折线结构构成的n维结构，每个圆盘‑折线结构相同，当前圆盘‑折线结构包括第一、第二圆盘，第一、第二Z型连杆，所述第一圆盘的右侧和第二圆盘的左侧之间通过第一Z型连杆链接；第二圆盘的右侧与下一个圆盘‑折线结构的第一圆盘之间通过第二Z型连杆连接。不仅可以有效的改善传统弹性信息器件的能量储存率，而且可以为新型的弹性信息信号处理器件的设计提供解决方案。技术研发人员：卢明辉,刘梦洋,王振,陈泽国受保护的技术使用者：南京大学技术研发日：技术公布日：2024/11/4