Lazerlər, detektorlar və görüntüləmə cihazları kimi sabahın qabaqcıl optik texnologiyalarını işə salmağa kömək edə biləcək mühəndislik materialları üçün namizəd fondu əvvəllər inanıldığından daha dərindir.

Bu, Miçiqan Universitetinin topoloji izolyatorlar kimi tanınan material sinfini araşdıran yeni araşdırmasına görədir. Enerji və məlumat ötürmə üsuluna gəldikdə bu materiallar həyəcan verici və tənzimlənən xüsusiyyətlərə malikdir.

UM Fizika Departamentinin elmi işçisi və Physical Review X jurnalında son araşdırmanın aparıcı müəllifi Xin Xie, “Biz bunu gələcək fotonik texnologiyalar üçün daha çox yönlü və güclü təməl qurmaq yolunda bir addım kimi görürük” dedi .

Bu futuristik materiallar qorxuducu səslənsə də, onların əsasları olduqca sadədir. Burada izolyator sözü ibtidai elektronikada olduğu kimi eyni mənaya malikdir: Bu, bir şeyin axınına mane olan bir materialdır, məsələn, elektrik vəziyyətində ağac və ya rezin.

Topoloji izolyator bükülmə ilə izolyatordur. Bu, əsasən izolyatordur, lakin onun xüsusi xüsusiyyəti var ki, onun xarici səthi, hansı formada olursa olsun, keçiricidir. Bu, tədqiqatçılara elektrik və ya işıq axınına nəzarət etmək və onları yeni tətbiqlərdə işə salmaq üçün yeni imkanlar açır.

UM komandası, axının vahid istiqamətinə icazə verərkən, onun kənarında keçiriciliyi məhdudlaşdıran xüsusi tipli topoloji izolyatorla maraqlanırdı. Tədqiqatın baş müəllifi və UM fizika professoru Hui Denq bildirib ki, elektronikada müqayisə edilə bilən materiallar hazırlanır və tədqiqatçılar bu performansı işığa genişləndirməkdə maraqlıdırlar.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1750840594&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-06-pathways-previously-thought-optical-topological.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM3LjAuNzE1MS4xMjAiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTIwIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTIwIl0sWyJOb3QvQSlCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1750840592751&bpp=3&bdt=45&idt=87&shv=r20250617&mjsv=m202506170101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750840592%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750840592%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3D1241933dda87baba%3AT%3D1750839581%3ART%3D1750840592%3AS%3DAA-AfjZwPuiSAour3k16ZA1JtXua&prev_fmts=0x0%2C336x280%2C336x280&nras=1&correlator=5259808663176&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1977&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95353386%2C95362436%2C95362655%2C95364338%2C95364386%2C95359265%2C95364333%2C95364390&oid=2&psts=AOrYGskwoVkEz4kovyuW8JFJ7ZA2jN-wXCysJu8ECDWRrwNAhzf5N0nohgXomm8JIJpmpN2ls-saQzw4wPrTCxECyyRI1NM1&pvsid=8756786103517083&tmod=1131292947&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=2&fsb=1&dtd=1541

“Fotonik məlumatların daşınması üçün bu sistemlərə böyük maraq var” dedi. “Onların bir istiqamətli nəqliyyatı var və işıq qüsurları səpələmədən keçə bilir.”

Güman etmək təbii olardı ki, sistemlərin ciddi performans meyarlarını nəzərə alsaq, onları düzəltmək yollarının siyahısı olduqca müstəsna olardı. Əslində, hazırda tədqiqatçılar xarici maqnit sahəsinin köməyi ilə bu xüsusiyyətlərin kilidini açmaq üçün yalnız bir üsul üzərində cəmləşiblər.

Bu, əsasən sistemin bant boşluğu adlanan fiziki xüsusiyyəti ilə bağlıdır . Bu, sistemin içərisində işıq və ya elektronların keçirici vəziyyətə daxil olması üçün təmizlənməli olan enerjili bir maneə kimi düşünülə bilər.

Topoloji izolyatorun bant boşluğu onun unikal keçirici xüsusiyyətlərinə səbəb olur. Bant boşluğunun ölçüsü də vacibdir. Daha böyük bant boşluqları xüsusi kənar keçirmə vəziyyətini “qorumağa” kömək edir, Deng dedi.

Elektron həmkarlarının dizayn prinsiplərinə əməl edərək , bu fotonik topoloji izolyatorlar üzərində işləyən tədqiqatçılar əsasən bir növ bant boşluğuna diqqət yetirdilər. Lakin fizika professoru Kai Sunun da daxil olduğu UM komandası digər yanaşmaları araşdırmaq üçün simmetriya analizi və kompüter simulyasiyalarından istifadə etdi.

Elektronikada bant quruluşu materialın atomlarının kristal quruluşu ilə idarə olunur. Optik cihazlar üçün tədqiqatçılar çuxurlar, sütunlar və ya digər dövri nanoölçülü xüsusiyyətlərdən ibarət massivlər istehsal etməklə ” fotonik kristallar ” yaradırlar ki, bu da sistemin optik xüsusiyyətlərinə, o cümlədən onun zolaq strukturu və bant boşluğuna səbəb olur.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

Müəyyən fotonik kristal dizaynların atomik düz 2D materialları ilə birləşdirilməsi, öz simulyasiyalarına görə komandanın arxasınca getdiyi topoloji izolyatorları yaratdı. Lakin simulyasiya edilmiş sistemlər əvvəllər diqqət mərkəzində olan tək tipdən fərqli band strukturlarına malik idi.

Bu o deməkdir ki, polariton Chern izolyatorları adlanan bu topoloji izolyatorlar sinfi üçün dizayn portfeli gözlənilmədən genişdir, tədqiqatçılar bildiriblər. Məsələn, komanda hal-hazırda optik tədqiqatın digər sahələrində istifadə olunan fotonik kristal növünü nümunə kimi götürdü.

“Məni ən çox təəccübləndirən, tələb olunan qrup strukturlarının əslində nə qədər ümumi olması idi” dedi Xie. “Hətta uzun müddət başqa kontekstlərdə istifadə edilən standart fotonik kristal dizaynlar da polariton Chern izolyatorlarını asanlıqla dəstəkləyə bilər və əla performans təkmilləşdirmələri təmin edə bilər.”

Komanda üçün növbəti addım simulyasiya etdikləri sistemlərin real nümunələrinin hazırlanmasıdır, bu heç də əhəmiyyətsiz bir uğur deyil, lakin bu cür təcrübələr Deng komandasının gücüdür. Belə bir topoloji izolyator laboratoriyada qurulduqda, tədqiqatçıların işi onun zolaq boşluğunun hazırkı rekorddan təxminən 100 dəfə böyük ola biləcəyini təxmin edir.

Daha çox məlumat: Xin Xie və digərləri, Dirac konuslarından kənarda 2D Fotonik Kristallarda Polariton Çern Qrupları, Fiziki İcmal X (2025). DOI: 10.1103/PhysRevX.15.021061

Jurnal məlumatı: Physical Review X 

Michigan Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir