(Arriba) Esquema de cristales fotónicos que consisten en nanobarras derivadas de la celosía en forma de panal visto desde arriba, y (abajo) las correspondientes bandas fotónicas. Los cristales fotónicos se obtienen dividiendo las nanovarillas vecinas más cercanas en grupos hexagonales, y ensanchamiento (a) o estrechamiento (c) la separación entre los grupos hexagonales de la celosía de panal original (b), manteniendo la misma forma y tamaño de los hexágonos. C ª), se produce una inversión de banda entre las bandas fotónicas p y d, que genera características topológicas en el sistema. Crédito:Instituto Nacional de Ciencia de Materiales
Los investigadores de WPI-MANA derivan estados fotónicos topológicos basados puramente en silicio, que puede conducir al desarrollo de nuevas funciones y dispositivos a través de la integración con la electrónica de semiconductores
La topología es un concepto matemático que describe la forma de conexión de un objeto invariante bajo deformación continua. Recientemente, Se ha señalado que la topología también se puede definir en los estados electrónicos de los materiales, y esto proporciona una imagen unificada y útil para los físicos que describen las propiedades únicas de los materiales.
Basado en un nuevo enfoque que han denominado "nanoarquitectónica topológica, "Xiao Hu y Long-Hua Wu, que son teóricos del Centro Internacional de Nanoarquitectónica de Materiales (MANA), Instituto Nacional de Ciencia de Materiales (NIMS), dilucidó un nuevo principio que hace que las ondas electromagnéticas, incluida la luz, se propaguen en el borde de un cristal fotónico bidimensional sin dispersarse.
Se sabía que la dispersión de luz por defectos en cristales fotónicos convencionales se puede suprimir en estados fotónicos topológicos, pero hasta ahora se necesitaban materiales especiales para crear cristales fotónicos topológicos. Sin embargo, los investigadores de MANA descubrieron un nuevo principio que hace posible realizar un cristal fotónico topológico simplemente ajustando las posiciones de las nanobarras aislantes o semiconductoras en una celosía alveolar, sin utilizar ningún material especial o estructura complicada. Cuando se forman grupos hexagonales ajustando las posiciones de nanobarras, modos electromagnéticos que llevan giro, que es convencionalmente específico de los electrones, aparecer. Como resultado, Los investigadores de MANA aclararon teóricamente que un cristal fotónico exhibe propiedades topológicas cuando la separación entre grupos hexagonales se reduce de la de la red de panal.
Dado que esta nueva propiedad de un cristal fotónico se puede obtener incluso mediante semiconductores como silicona y / o GaN solo, Se esperan varias funciones nuevas mediante la integración de funciones de procesamiento de información logradas por la electrónica de semiconductores bien establecida y la excelente propiedad topológica de las ondas electromagnéticas.
