最新Nature:浙大等高校合作實現三維光學拓撲絕緣體

【引言】

如何將光子限制在有限的體積中是光子器件制備領域的一大熱點方向。為了研究這一問題，科學家們在過去幾十年里發展了光子晶體來禁止光在各個方向的傳播。近年來，研究人員通過實驗發現在二維光子結構上可以實現對光子的控制，開啟了光學拓撲絕緣體的研究。然而，目前的實驗研究依然局限在二維材料上，要實現三維光學拓撲結構仍是一項巨大的挑戰。

【成果簡介】

近日，新加坡南洋理工大學的Zhen Gao、Baile Zhang以及浙江大學的陳紅勝（共同通訊作者）等合作發表文章，報道實現了三維光學拓撲絕緣體。研究人員設計了一種由多個開口諧振器構成的單元結構，通過對該材料內部和表面電磁場分布成像，可以觀測到二維狄拉克錐形式的表面態以及三維能隙，從而成功制備了三維光學拓撲絕緣體。這項工作首次在三維光子帶隙實現拓撲性質，將三維拓撲絕緣體從費米子體系擴展到了玻色子體系，拓寬了三維拓撲絕緣體在光子器件領域的應用前景。2019年01月09日，相關成果以題為“Realization of a three-dimensional photonic topological insulator”的文章在線發表在Nature上。

【圖文導讀】

圖1 具有三維拓撲能隙的光子結構設計

圖2 三維拓撲絕緣體及其表征

圖3 三維拓撲絕緣體表面態的實驗觀測

圖4三維拓撲絕緣體表面態的實驗解釋

文獻鏈接：Realization of a three-dimensional photonic topological insulator（Nature, 2018, DOI: 10.1038/s41586-018-0829-0）

本文由材料人學術組NanoCJ供稿，材料牛編輯整理。

材料牛網專注于跟蹤材料領域科技及行業進展，歡迎大家到材料人宣傳科技成果并對文獻進行深入解讀，投稿郵箱tougao@cailiaoren.com。