El profesor Ronny Thomale ocupa una cátedra de física teórica de la materia condensada, el TP1, en la Universidad Julius-Maximilian de Würzburg. El descubrimiento y descripción teórica de nuevos estados cuánticos de la materia es un objetivo primordial de su investigación. "Desarrollar una teoría para un nuevo fenómeno físico que luego inspire nuevos experimentos que busquen este efecto es uno de los momentos más importantes en la práctica de un físico teórico, ", dice. En un caso ideal, tal efecto incluso desbloquearía un potencial tecnológico inesperado.

Todo esto se ha unido a un proyecto reciente que Thomale llevó a cabo junto con el grupo de experimentación óptica del profesor Alexander Szameit en la Universidad de Rostock, cuyos resultados se han publicado ahora en Ciencias .

Aterrizaje puntual en fibra óptica de 10 kilómetros de longitud

"Hemos logrado realizar un efecto que llamamos 'embudo de luz', "Thomale explica. A través de este nuevo efecto, la luz en una fibra óptica de 10 kilómetros de longitud se puede acumular en un punto específico de elección en el cable. El mecanismo subyacente a este fenómeno es el llamado 'efecto piel no hermitiano' al que Thomale contribuyó con un trabajo teórico relevante en 2019. En concreto, El trabajo de Thomale ha permitido comprender el efecto piel en el marco establecido por los estados topológicos de la materia.

La materia topológica se ha convertido en una de las áreas de investigación más vibrantes de la física contemporánea. En Würzburg, el campo ha sido pionero en la investigación de semiconductores de Gottfried Landwehr y Klaus von Klitzing (premio Nobel de 1985), que en la última década fue continuado por Laurens W. Molenkamp.

Investigación sobre la topología de la naturaleza

El término topología se origina en las palabras griegas antiguas para "estudio" y "lugar". Fundada como una disciplina predominantemente matemática, ahora se ha extendido ampliamente a la física, incluida la óptica. Junto con otras plataformas de materia sintética, forman la dirección más amplia denominada metamateriales topológicos de los que los investigadores esperan una innovación tecnológica futura fundamental.

Aquí, Los físicos no recurren exclusivamente a materiales y composiciones químicas que les da la naturaleza. Bastante, desarrollan nuevos cristales sintéticos compuestos de grados de libertad artificiales hechos a medida. Con respecto al embudo de luz desarrollado por Thomale y Szameit, la plataforma elegida es una fibra óptica que conduce la luz a lo largo de la fibra, pero al mismo tiempo permite una manipulación detallada resuelta espacialmente.

Detectores ópticos de alta sensibilidad

"La acumulación de luz lograda por el embudo de luz podría ser la base para mejorar la sensibilidad de los detectores ópticos y permitir así aplicaciones ópticas sin precedentes, "Thomale explica. Según Thomale, sin embargo, el embudo de luz es solo el comienzo. "Ya en esta etapa estamos trabajando en muchas ideas nuevas en el ámbito de la fotónica topológica y su potencial aplicación tecnológica".

Para la convicción de Thomale, Würzburg ofrece un entorno excelente para seguir esta dirección de investigación. Esto se ha manifestado recientemente en el clúster de excelencia 'ct.qmat' que fue otorgado conjuntamente a JMU Würzburg y TU Dresden. Un pilar importante de la investigación de 'ct.qmat' se centra en la materia topológica sintética, que está fuertemente respaldado por la investigación realizada en la silla TP1 de Thomale en Würzburg.

El equipo de investigación de Rostock en torno a Alexander Szameit está integrado constitutivamente en 'ct.qmat'. Por ejemplo, Thomale y Szameit supervisan conjuntamente el Ph.D. estudiantes apoyados financieramente a través de 'ct.qmat'. "Ya unos meses después de su fundación, las sinergias creadas por ct.qmat dan sus frutos, y demostrar el impacto estimulante de dicho clúster de excelencia en la investigación de vanguardia en Alemania, "Thomale concluye.