Topological pumping in origami metamaterials
Abstract: In this study, we present a mechanism of topological pumping in origami metamaterials with spatial modulation by tuning the rotation angles. Through coupling spatially modulated origami chains along an additional synthetic dimension, the pumping of waves from one topological edge state to another is achieved, where the Landau-Zener transition is demonstrated by varying the number of coupled origami chains. Besides, the inherent nonlinearity of origami metamaterials enable the excitation-dependent Landau-Zener tunneling probability. Furthermore, with the increase of nonlinearity, the topological states tend to localize in several regions in a way reminiscent of discrete breathers. Our findings pave the way towards inter-band transitions and associated topological pumping features in origami metamaterials.
- H. Xue, Y. Yang, and B. Zhang, Nature Reviews Materials 7, 974 (2022).
- G. Ma, M. Xiao, and C. T. Chan, Nature Reviews Physics 1, 281 (2019).
- H. Huang, J. Chen, and S. Huo, Journal of Physics: Condensed Matter 33, 503002 (2021).
- Y. Xia, A. Erturk, and M. Ruzzene, Physical Review Applied 13, 014023 (2020).
- E. Riva, M. I. Rosa, and M. Ruzzene, Physical Review B 101, 094307 (2020a).
- R. Citro and M. Aidelsburger, Nature Reviews Physics 5, 87 (2023).
- Y. Zhu, M. Schenk, and E. T. Filipov, Applied Mechanics Reviews 74, 030801 (2022).
- J. Ji, Q. Luo, and K. Ye, Mechanical Systems and Signal Processing 161, 107945 (2021).
- S. Li, P. G. Kevrekidis, and J. Yang, arXiv preprint arXiv:2307.08887 (2023b).
- A. Darabi and M. J. Leamy, Physical Review Applied 12, 044030 (2019).
- P. G. Harper, Proceedings of the Physical Society. Section A 68, 874 (1955a).
- P. G. Harper, Proceedings of the Physical Society. Section A 68, 879 (1955b).
- L. Landau, Physikalische Zeitschrift der Sowjetunion 2, 46 (1932).
- C. Zener, Proc. R. Soc. Lond. A 37, 696 (1932).
- S. Flach and C. R. Willis, Physics reports 295, 181 (1998).
- D. R. Hofstadter, Physical review B 14, 2239 (1976).
- E. Prodan and Y. Shmalo, Journal of Geometry and Physics 135, 135 (2019).
- S. N. Shevchenko, S. Ashhab, and F. Nori, Physics Reports 492, 1 (2010).
- V. Konotop, P. Kevrekidis, and M. Salerno, Physical Review A 72, 023611 (2005).
- M. I. Rosa, M. J. Leamy, and M. Ruzzene, arXiv preprint arXiv:2201.05526 (2022).
- S.-C. Li, L.-B. Fu, and J. Liu, Physical Review A 98, 013601 (2018).
Paper Prompts
Sign up for free to create and run prompts on this paper using GPT-5.
Top Community Prompts
Collections
Sign up for free to add this paper to one or more collections.