最新Nature:浙大等高校合作实现三维光学拓扑绝缘体

【引言】

如何将光子限制在有限的体积中是光子器件制备领域的一大热点方向。为了研究这一问题，科学家们在过去几十年里发展了光子晶体来禁止光在各个方向的传播。近年来，研究人员通过实验发现在二维光子结构上可以实现对光子的控制，开启了光学拓扑绝缘体的研究。然而，目前的实验研究依然局限在二维材料上，要实现三维光学拓扑结构仍是一项巨大的挑战。

【成果简介】

近日，新加坡南洋理工大学的Zhen Gao、Baile Zhang以及浙江大学的陈红胜（共同通讯作者）等合作发表文章，报道实现了三维光学拓扑绝缘体。研究人员设计了一种由多个开口谐振器构成的单元结构，通过对该材料内部和表面电磁场分布成像，可以观测到二维狄拉克锥形式的表面态以及三维能隙，从而成功制备了三维光学拓扑绝缘体。这项工作首次在三维光子带隙实现拓扑性质，将三维拓扑绝缘体从费米子体系扩展到了玻色子体系，拓宽了三维拓扑绝缘体在光子器件领域的应用前景。2019年01月09日，相关成果以题为“Realization of a three-dimensional photonic topological insulator”的文章在线发表在Nature上。

【图文导读】

图1 具有三维拓扑能隙的光子结构设计

图2 三维拓扑绝缘体及其表征

图3 三维拓扑绝缘体表面态的实验观测

图4三维拓扑绝缘体表面态的实验解释

文献链接：Realization of a three-dimensional photonic topological insulator（Nature, 2018, DOI: 10.1038/s41586-018-0829-0）

本文由材料人学术组NanoCJ供稿，材料牛编辑整理。

材料牛网专注于跟踪材料领域科技及行业进展，欢迎大家到材料人宣传科技成果并对文献进行深入解读，投稿邮箱tougao@cailiaoren.com。