编辑总结
莫尔物理为探索和利用电子及波动现象提供了一个有前景的研究方向。本研究在流体动力学超材料中构造了周期性涡旋，并通过叠加和扭转两层这样的涡旋流体，创建了双层莫尔超晶格。在每一层流体中，固定位置的流体动力学涡旋充当了晶格点。作者通过观察这些莫尔超晶格的特征温度场，实验可视化了它们，并注意到物理量传输中显著的去局域化和局域化现象。这些观察结果展示了如何在流体动力学超材料中构造莫尔平带。——Brent Grocholski
科学背景
莫尔物理学是探索和利用电子及波动现象的重要研究方向，尤其在固态物质研究中具有广泛应用。光子晶体通过其结构周期性保证了晶体的有效能带结构，从而成为拓扑物理和莫尔物理的重要基础。相比传统材料，莫尔系统具有能够在复杂环境下稳定其拓扑相的优势，并且在量子相变、超导性、激子及相关电子行为的研究中展现了巨大的潜力。然而，流体由于剪切模量接近零，难以形成像晶体那样的空间周期性结构，因此难以实现流体的莫尔图案和能带结构，这一问题一直是流体动力学研究中的挑战。尽管如此，一些开创性实验通过机械振动施加到流体界面上，成功构建了流体动力学自旋晶格，但仍面临界面不均匀和振荡导致的局限性。有鉴于此，新加坡国立大学仇成伟教授（通讯作者）和许国强博士（第一作者），重庆工商大学周雪副教授（共同第一作者）等人合作在Science期刊上发表了题为“Hydrodynamic moiré superlattice”的最新论文。文章设计并制备了双层流体动力学超材料，通过洛伦兹力驱动，在自由流体表面形成了周期性涡旋并进一步构造了其周期性排列。利用这一策略，团队成功实现了流体中的莫尔超晶格，并在其中观察到有效的平带现象。通过精确调控叠加两层流体动力学层，该团队成功获得了流体中的局域化现象，展示了与固态莫尔系统类似的物理特性。实验中，研究人员通过观察形状为莫尔图案的温度场，显著提高了物理量传输的去局域化与局域化效果，验证了流体动力学超材料中平带的形成。这一发现不仅为流体中能量传输、质量运输和粒子导航等领域提供了新的思路，同时也开辟了流体动力学中莫尔物理的研究新途径，为相关物理现象的进一步探索提供了理论和实验依据。
研究亮点
实验中，研究人员通过在自由流体表面设计动态涡旋并构造其周期性排列，首次实现了流体动力学中的莫尔超晶格。这一创新性实验克服了流体中剪切模量为零、缺乏空间周期性等限制，将固定位置的流体涡旋作为晶格点，成功构建了具有平带特性的双层莫尔超材料结构。 实验通过控制流体涡旋的叠加与扭曲角度，观察到特定物理现象
图文解读
结论展望
本文通过研究液态旋涡产生的水动力学莫尔超晶格，揭示了物理量在界面流动中的局域化到去局域化转变规律，为调控传输过程提供了新思路。研究表明，通过调节旋涡强度和扭转角度，可以在莫尔超晶格中实现动态晶格和扁平能带，模拟量子行为（如拓扑性、强耦合和铁磁性等）。特别是在不同的扭曲角下，局域化与去局域化行为的调控展现出莫尔物理在宏观流体领域的潜力。本文还提出了一种通过调整液体动力学超晶格来操控界面传输过程的通用策略，这不仅为理解界面流动中的能量与物质传递提供了新视角，还为微流控、质量传输及相关物理、化学和生物学领域的研究与应用奠定了理论基础。此外，研究的单层策略可以结合光子学设计理念，通过不规则几何电极等技术进一步拓展莫尔超晶格的功能应用。 Guoqiang Xu†, Xue Zhou†, Weijin Chen, Guangwei Hu, Zhiyuan Yan, Zhipeng Li, Shuihua Yang, Cheng-Wei Qiu*, Hydrodynamic moiré superlattice, Science, https://www.science.org/doi/10.1126/science.adq2329
