a-e Evoluzione degli stati limite topologici nel reticolo frattale SG(4). a Distribuzione dell'intensità del campo iniziale costruito da uno stato di bordo topologico troncato nel reticolo frattale. b-e Distribuzione dell'intensità alle distanze di propagazione . f-j Evoluzione nel reticolo frattale contenente disordine in loco di , la cui posizione è contrassegnata dal punto blu. Il pacchetto d'onda mostra il trasporto dei bordi topologicamente protetto intorno agli angoli e non è influenzato dal disturbo. La barra dei colori indica l'intensità del campo. Credito:di Zhaoju Yang, Eran Lustig, Yaakov Lumer e Mordechai Segev
Gli isolanti topologici sono una nuova fase della materia unici per il loro ingombro isolante e per i bordi perfettamente conduttivi. Sono stati in prima linea nella fisica della materia condensata negli ultimi dieci anni, e più recentemente ha ispirato l'emergere di fasi topologiche in molti sistemi di onde classiche, come la fotonica e l'acustica. Ad oggi, tutti gli studi sugli isolanti topologici hanno esplorato sistemi a dimensioni intere (fisicamente, 2-D o 3-D) con volume e bordi ben definiti. Però, le dimensioni fisiche non sempre definiscono le dimensioni in cui evolve un sistema:alcune strutture hanno una dimensione non intera (frattale), pur essendo in un regno 2-D o 3-D.
In un nuovo articolo pubblicato su Scienza e applicazioni della luce , un team di scienziati, guidato dal professor Mordechai Segev del Dipartimento di Fisica e del Solid State Institute, Technion-Israel Institute of Technology, Israele, e collaboratori hanno sviluppato l'isolante topologico fotonico Floquet in un reticolo frattale periodicamente guidato. Questo reticolo si basa su un cristallo fotonico frattale [la guarnizione di Sierpinski (SG)] costituito da guide d'onda elicoidali accoppiate in modo evanescente, che può essere realizzato con la tecnologia di scrittura laser a femtosecondi. Calcolano lo spettro di Floquet topologico e mostrano l'esistenza di stati di bordo topologici corrispondenti allo spazio reale Chern numero 1. Le simulazioni degli stati di bordo mostrano che i pacchetti d'onda costituiti da stati di bordo topologici possono propagarsi lungo i bordi esterni ed interni senza penetrare nel 'alla rinfusa' e senza retrodiffusione anche in presenza di disordine e spigoli vivi.
"I nostri risultati suggeriscono una ricchezza di nuovi tipi di sistemi topologici e nuove applicazioni, come l'uso della robustezza topologica combinata con la maggiore sensibilità dei sistemi frattali per il rilevamento e, in ambienti non hermitiani, laser isolanti topologici in dimensioni frattali, "prevedono gli scienziati.
