Observation af antichirale kanttilstande i et kredsløbsgitter

Et modificeret Haldane-gitter udviser det spændende fænomen med antikirale kanttilstande, der forplanter sig i samme retning på modsatte kanter og eksisterer sammen med bulktilstande. Ved hjælp af et elektrisk kredsløb, forskere har med succes påvist antikirale kanttilstande. Ved at måle spændingsfordelinger i kredsløbet, Nøgletræk ved de antikirale kanttilstande er blevet verificeret eksperimentelt for første gang, inklusive deres gruppehastigheder og evne til at forplante sig konsekvent i en Möbius-strimmelkonfiguration.

Oprindeligt formuleret i forbindelse med kondenseret fysik, Haldane-modellen er en indflydelsesrig model af en todimensionel topologisk isolator. Det er også blevet realiseret i klassisk-bølge metamateriale analoger af topologisk isolator, såsom fotoniske krystaller, akustiske krystaller, og elektriske LC-kredsløb.

For nylig, teoretikere har vist, at en modifikation af Haldane-modellen udviser det nye fænomen med antikirale kantsæder, ifølge E. Colomés og M. Franz, forskere ved Institut for Fysik og Astronomi og Kvantestofinstituttet, University of British Columbia. I modsætning til de chirale kanttilstande forbundet med standard Haldane-modellen, antikirale kanttilstande har den samme udbredelsesretning på modsatte kanter af en prøve; strømmen båret af kanttilstandene kompenseres af mod-udbredende bulktilstande. Imidlertid, den modificerede Haldane-model er hidtil aldrig blevet realiseret i nogen eksperimentelle omgivelser. I kondenseret stof, det er ekstremt udfordrende at opnå, da det kræver en usædvanlig konfiguration af magnetiske vektorpotentialer i hver krystallinsk enhedscelle.

En artikel medforfattet af Profs. ZhiHong Hang og Yidong Chong, fra Soochow University og Nanyang Technological University, henholdsvis, gav den første eksperimentelle realisering af en modificeret Haldane-model, bestående af elektriske kredsløbsgitre. Denne undersøgelse med titlen "Observation af antichirale kanttilstande i et kredsløbsgitter, " blev offentliggjort i Videnskab Kina Fysik, Mekanik og astronomi . Disse forskere giver direkte eksperimentelt bevis på, at kredsløbsgitteret udviser kanttilstande, og at deres udbredelse er antikiral. Deres eksperimentelle resultater er i god overensstemmelse ikke kun med teori, men også med numeriske kredsløbssimuleringer. "Det åbner døren til yderligere eksperimentelle udforskninger af egenskaberne ved antikirale kanttilstande i et rigtigt fysisk system, "sagde forskerne.

"Dette arbejde demonstrerer fleksibiliteten af ​​elektriske kredsløbsgitre som en eksperimentel platform til at realisere gittermodeller med effektive magnetiske vektorpotentialer, " forklarede de. Tidligere forskere havde vist, hvordan man bruger kredsløb til at implementere en meget velundersøgt topologisk fase (Chern-isolatoren, dvs. den enkleste todimensionelle topologiske isolator), hvorimod de i deres undersøgelse implementerede en meget ny og ikke-triviel model (den modificerede Haldane-model).

Disse eksperimenter peger også på den spændende mulighed for at bruge kredsløbsgitter til at udforske modeller med Möbius-strimmelgeometrier og andre eksotiske konfigurationer, som kan være en rig mulighed for fremtidig forskning.