混合趨膚拓撲效應（hybrid skin-topological effect，HSTE）是一種同時涉及拓撲邊界態和非厄密趨膚效應的物理現象。該現象最早於2019年在理論上提出，相關的理論解釋和實驗觀測目前仍處於探索和研究階段。在近些年的研究中，研究人員通常在周期性非厄密晶格中研究這一效應，需要在整個樣品上都加上非厄密分布。此外，由於這種效應對應的本征頻率是復數頻率，這給實驗觀測帶來了極大的困難。

針對於上述問題，研究者提出了一種通過非厄密邊界來誘導混合趨膚拓撲效應的新機製，並應用了合成復數頻率激發的方法進行了實驗觀測。在該機製中，系統內部是否為非厄密並不是決定有無混合趨膚拓撲效應的關鍵因素。相反，混合趨膚拓撲態可以僅通過調整邊界處的非厄密分布來產生和移動（圖1a-1b）。隨後，研究者利用傳輸線網絡實現了該模型（圖1c），並在合成復數頻率激發下觀測到了具有復數本征頻率的混合趨膚拓撲態，與數值模擬結果保持一致（圖1d）。

 a.非厄密邊界誘導的混合趨膚拓撲效應 b.混合趨膚拓撲態 c.實驗照片 d.混合趨膚拓撲態的實驗測量和模擬結果

該研究提出了非厄密邊界誘導混合趨膚拓撲效應的概念，並且直接觀測到了混合趨膚拓撲態。該思路對於拓撲激光設計等應用具有重要意義，表明系統中的體增益材料可以省略，從而大大簡化系統設計和實現。此外，混合趨膚拓撲態局域位置的可調性為功能性非厄密設備的設計提供了額外的靈活性，例如位置傳感器和波形塑形器。

該研究工作於2024年12月發表於《自然·通訊》（Nature Communications）期刊。恒达平台姜天舒教授、2024級博士生張晨宇、香港科技大學研究助理教授張若洋為論文共同第一作者，恒达平台程鑫彬教授、姜天舒教授和香港科技大學陳子亭教授為論文共同通訊作者。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-55218-6