Il grafene è stato al centro di un'intensa ricerca sia in ambito accademico che industriale grazie alle sue proprietà di conduzione elettrica uniche. Essendo il materiale più sottile conosciuto dall'uomo, il grafene è essenzialmente bidimensionale e ha proprietà elettroniche e fotoniche distinte dai materiali 3D convenzionali. I ricercatori della Purdue University (Todd Van Mechelen, Wenbo Sun e Zubin Jacob) hanno dimostrato che il fluido viscoso del grafene (gli elettroni in collisione nei solidi possono comportarsi come fluidi) supporta onde elettromagnetiche unidirezionali sul bordo. Queste "onde di bordo" sono legate a una nuova fase topologica della materia e simboleggiano una transizione di fase nel materiale, non dissimile dal passaggio dal solido al liquido.

Una caratteristica notevole di questa nuova fase del grafene è che la luce viaggia in una direzione lungo il bordo del materiale ed è resistente al disordine, alle imperfezioni e alla deformazione. I ricercatori della Purdue hanno sfruttato questo effetto non reciproco per sviluppare "circolatori topologici" - router di segnali unidirezionali, i più piccoli al mondo - che potrebbero essere una svolta per l'elaborazione completamente ottica su chip.

I circolatori sono un elemento fondamentale nei circuiti ottici integrati, ma hanno resistito alla miniaturizzazione a causa dei loro componenti ingombranti e della larghezza di banda ridotta delle attuali tecnologie. I circolatori topologici superano questo problema essendo sia ultra-subwavelength che a banda larga, abilitati da una fase elettromagnetica unica della materia. Le applicazioni includono il routing delle informazioni e le interconnessioni tra i sistemi informatici quantistici e classici.

La ricerca è stata pubblicata su Nature Communications . + Esplora ulteriormente

I ricercatori propongono una nuova fase topologica della materia atomica che ospita gli "skyrmioni fotonici"