Gauge-field-induced duality group in metamaterials
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Le résumé fourni par la source
Dualities are mappings that connect seemingly unrelated physical systems, enabling simplification and reinterpretation via duality transformations. However, prior studies have been predominantly limited to one-to-one mappings isomorphic to a $${{\mathbb{Z}}}_{2}$$ group, where self-duality occurs only at a single point at which the lattice maps onto itself under a duality transformation. Here, we extend the duality framework by incorporating gauge fields that modify symmetry representations, constructing more general duality groups, $${{\mathbb{Z}}}_{2}\times {{\mathbb{Z}}}_{2}$$ in two-dimensional systems and $${\left({{\mathbb{Z}}}_{2}\right)}^{6}$$ in three-dimensional systems. We theoretically establish and experimentally validate that such gauge-field-induced duality groups link multiple distinct metamaterials across different symmetry classifications while sharing identical band structures. Notably, in three-dimensional systems, gauge fields promote self-duality from a single point to a set, yielding fourfold degeneracies across the entire Brillouin zone and an eightfold-degenerate double Dirac point. Our work expands duality research and deepens the understanding of hidden symmetries in complex physical systems. Research on dualities is commonly restricted to one-to-one mappings. Here, by incorporating artificial gauge fields, the authors demonstrate 2D and 3D acoustic metamaterials enabling ℤ2 × ℤ2 and (ℤ2)6 duality groups, respectively, where distinct structures share identical band structures, and self-duality gives rise to symmetry-protected high-order degeneracies.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Gauge-field-induced duality group in metamaterials
- Date Crossref
- 18/05/2026
- Éditeur
- Springer Science and Business Media LLC
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Dongguan University of Technology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Southern University of Science and Technology Department of Electronic and Electrical Engineering pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Zhuhai Institute of Advanced Technology pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Jiangsu University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Nanjing University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Westlake University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Chinese Academy of Sciences pays non établi dans la noticeOrganisme public
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Aerospace Information Research Institute pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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State Key Laboratory of Modern Optical Instruments pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Zhejiang University Key Laboratory of Advanced Micro/Nano Electronic Devices and Smart Systems of Zhejiang pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Beijing Institute of Technology Marine Science and Technology Domain pays non établi dans la noticeStructure de recherche
Dongguan University of Technology, Department of Electronic and Electrical Engineering — Southern University of Science and Technology et Zhuhai Institute of Advanced Technology, avec 9 autres affiliations.
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