Per la prima volta, i fisici hanno costruito un isolante topologico unico in cui le eccitazioni ottiche ed elettroniche si ibridano e fluiscono insieme. Segnalano la loro scoperta in Natura .

Gli isolanti topologici sono materiali con proprietà molto speciali. Conducono elettricità o particelle luminose solo sulla loro superficie o sui bordi, non l'interno. Questa caratteristica insolita potrebbe fornire innovazioni tecniche, e gli isolanti topologici sono stati oggetto di un'intensa ricerca globale per diversi anni.

Fisici della Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) in Baviera, Germania, con i colleghi del Technion di Haifa, Israele, e la Nanyang Technological University di Singapore hanno riportato la loro scoperta sulla rivista Natura . Il team ha costruito il primo "isolatore topologico eccitone-polaritone, " un isolante topologico che opera contemporaneamente sia con eccitazioni luminose che elettroniche.

Professore Sven Höfling, che dirige la cattedra JMU per la fisica applicata, afferma che tali isolanti topologici hanno un duplice vantaggio:"Potrebbero essere utilizzati sia per sistemi elettronici commutati che per applicazioni laser". Gli isolanti topologici sviluppati in precedenza si basano solo su elettroni o fotoni.

Dott. Sebastian Klembt, capogruppo alla cattedra di Höfling, svolto un ruolo di primo piano nel progetto. Fornisce maggiori dettagli:"Il nuovo isolante topologico è stato costruito su un microchip ed è costituito fondamentalmente dal composto semiconduttore di arseniuro di gallio. Ha una struttura a nido d'ape ed è costituito da molti piccoli pilastri, ogni due micrometri (due milionesimi di metro) di diametro."

La direzione di propagazione può essere controllata

Quando si eccita questa microstruttura con la luce laser, al suo interno si formano particelle di materia leggera, esclusivamente ai bordi. Le particelle quindi viaggiano lungo i bordi e intorno agli angoli con una perdita relativamente bassa. "Un campo magnetico ci permette di controllare e invertire la direzione di propagazione delle particelle, "dice Klembt.

È un sistema sofisticato che funziona in dimensioni orientate all'applicazione su un microchip e in cui la luce può essere controllata. Generalmente, questo è difficile da realizzare:le particelle di luce pura non hanno carica elettrica e quindi non possono essere facilmente controllate con campi elettrici o magnetici. Il nuovo isolante topologico è in grado di farlo "mandando luce dietro l'angolo, " in un certo senso.