可用於角動量通信的拓撲絕緣體材料

風裡雨里，我在這裡等你～

日本國際材料納米構造學中心與中國同濟大學合作，設計了具有六角蜂窩結構的拓撲絕緣體材料，可實現角動量通信。

已有研究證明電磁波在光子拓撲絕緣體邊緣的轉角傳播時，不發生後向散射。這是由於材料破壞了時間反演對稱性，使光子具有類似電子凝聚態拓撲絕緣體一樣的自旋極化傳輸性質。然而，目前缺少對拓撲光子系統贗自旋狀態的研究。為此，研究人員提出了一種拓撲絕緣體設計，其底部為金屬基板、中間為介電膜、頂部是圖案化的金屬條。

金屬條圖案為六角形蜂窩陣列，蜂窩單元有兩種，一種是六角形的邊較窄而六角形與六角形頂點連接線較寬的蜂窩，另一種是六角形的邊寬而連接線窄的蜂窩。這使得類p和d模式電磁波出現能帶反轉，產生拓撲電磁波態，類似量子自旋霍爾效應。使用近場技術測量沿著兩個不同拓撲結構之間的界面傳播的電磁波的振幅和相位，獲得了類p和d模式電磁波的佔比，證明了線性極化偶極子源發出的拓撲界面電磁波，根據軌道角動量的符號在相反方向傳播。

這項研究表明可以使用傳統材料以簡單的結構實現電磁波拓撲傳播，有望用來製造角動量通信器件。

（藍海星）

文章推薦

想了解更多國外國防戰略、軍事工業、裝備發展、前沿技術相關研究，請關注藍海星智庫微信公眾號：SICC_LHX

歡迎轉載，轉載請註明出處。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！