En ny topologisk isolator

For første gang, fysikere har bygget en unik topologisk isolator, hvor optiske og elektroniske excitationer hybridiserer og flyder sammen. De rapporterer deres opdagelse i Natur .

Topologiske isolatorer er materialer med helt særlige egenskaber. De leder kun elektricitet eller lyspartikler på deres overflade eller kanter, ikke interiøret. Denne usædvanlige egenskab kunne give tekniske innovationer, og topologiske isolatorer har været genstand for intens global forskning i flere år.

Fysikere fra Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) i Bayern, Tyskland, med kolleger fra Technion i Haifa, Israel, og Nanyang Technological University i Singapore har rapporteret deres opdagelse i tidsskriftet Natur . Holdet har bygget den første "exciton-polariton topologiske isolator, "en topologisk isolator, der arbejder med både lette og elektroniske excitationer samtidigt.

Professor Sven Höfling, som leder JMU-stolen for anvendt fysik, siger, at sådanne topologiske isolatorer har en dobbelt fordel:"De kunne bruges til både switchede elektroniske systemer og laserapplikationer." De topologiske isolatorer udviklet tidligere er baseret på enten elektroner eller fotoner alene.

Dr. Sebastian Klembt, gruppeleder ved Höflings stol, spillede en hovedrolle i projektet. Han giver flere detaljer:"Den nye topologiske isolator blev bygget på en mikrochip og består grundlæggende af galliumarsenid-halvlederforbindelsen. Den har en bikagestruktur og består af mange små søjler, hver to mikrometer (to milliontedele af en meter) i diameter."

Formeringsretningen kan styres

Når man exciterer denne mikrostruktur med laserlys, let stof partikler dannes inde i det, udelukkende i kanterne. Partiklerne bevæger sig derefter langs kanterne og rundt om hjørnerne med relativt lavt tab. "Et magnetfelt gør os i stand til at kontrollere og vende partiklernes udbredelsesretning, " siger Klembt.

Det er et sofistikeret system, der fungerer i anvendelsesorienterede dimensioner på en mikrochip, og hvor lyset kan styres. Som regel, dette er svært at opnå:Rene lyspartikler har ingen elektrisk ladning og kan derfor ikke uden videre kontrolleres med elektriske eller magnetiske felter. Den nye topologiske isolator er i stand til at gøre dette ved at "sende lys rundt om hjørnet, "på en måde.