浙江大學(xué)和新加坡南洋理工大學(xué)的學(xué)者合作構(gòu)建出首個三維光學(xué)拓撲絕緣體，在由該材料構(gòu)建的光子“高速公路”上，光子避開材料雜質(zhì)和缺陷，跑出了“Z”字形，大幅提高了傳輸效率。該成果于10日凌晨發(fā)表于《自然》雜志。
光是生活中常見的電磁波，一般沿直線傳播。電磁波在傳播途中如果遇到缺陷、雜質(zhì)、拐彎，往往會產(chǎn)生不可避免的散射，從而造成能量損耗。
“如果能設(shè)計出一種新型的引導(dǎo)電磁波的結(jié)構(gòu)，讓這些散射因素‘隱形’，就將大大提升傳輸效率。”論文共同通訊作者、浙江大學(xué)教授陳紅勝說。
“凝聚態(tài)物理的熱門材料‘拓撲絕緣體’是這項研究的靈感源頭之一。”論文第一作者、浙江大學(xué)楊怡豪博士說。拓撲絕緣體是一種表面導(dǎo)電、內(nèi)部絕緣的材料，它能讓電子繞著材料表面?zhèn)鬏敹唤?jīng)過材料內(nèi)部。
浙江大學(xué)和新加坡南洋理工大學(xué)團隊通過聯(lián)合攻關(guān)，設(shè)計出一種特殊結(jié)構(gòu)的人工電磁單元，構(gòu)建出三維光學(xué)拓撲絕緣體，首次將三維拓撲絕緣體從費米子體系擴展到了玻色子體系。
這條三維世界光子的“高速公路”為“Z”字形，但光子在傳播時，能夠無障礙地繞過“Z”形拐角。
“這項工作意味著，將來可以像三維拓撲絕緣體控制電子一樣用三維拓撲光子晶體來控制光子。”該項研究合作方之一、新加坡南洋理工大學(xué)張柏樂教授說。據(jù)悉，該研究有望應(yīng)用于激光、光子芯片等新領(lǐng)域。
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