Edgy lys på grafen kan bringe nye envejs informationsroutere

Grafen har været i fokus for intens forskning i både akademiske og industrielle omgivelser på grund af dets unikke elektriske ledningsegenskaber. Som det tyndeste materiale, som mennesket kender, er grafen i det væsentlige todimensionelt og har forskellige elektroniske og fotoniske egenskaber fra konventionelle 3D-materialer. Forskere ved Purdue University (Todd Van Mechelen, Wenbo Sun og Zubin Jacob) har vist, at grafens viskøse væske (kolliderende elektroner i faste stoffer kan opføre sig som væsker) understøtter ensrettede elektromagnetiske bølger på kanten. Disse "kantbølger" er knyttet til en ny topologisk fase af stof og symboliserer en faseovergang i materialet, ikke ulig overgangen fra fast til flydende.

Et bemærkelsesværdigt træk ved denne nye fase af grafen er, at lys bevæger sig i én retning langs kanten af ​​materialet og er robust over for uorden, ufuldkommenheder og deformation. Purdue-forskere har udnyttet denne ikke-gensidige effekt til at udvikle "topologiske cirkulatorer" - envejs-routere af signaler, de mindste i verden - som kunne være et gennembrud for on-chip, helt optisk behandling.

Cirkulatorer er en grundlæggende byggesten i integrerede optiske kredsløb, men har modstået miniaturisering på grund af deres omfangsrige komponenter og den snævre båndbredde af nuværende teknologier. Topologiske cirkulatorer overvinder dette ved at være både ultra-subbølgelængde og bredbånd, muliggjort af en unik elektromagnetisk fase af stof. Applikationer omfatter informationsrouting og indbyrdes forbindelser mellem kvante- og klassiske computersystemer.

Forskningen blev offentliggjort i Nature Communications . + Udforsk yderligere

Forskere foreslår ny topologisk fase af atomart stof, der er vært for 'fotoniske skyrmioner'