به عنوان مثالی از عایق‌های توپولوژیکی می‌توان به ساختاری دو بعدی اشاره کرد که یک میدان مغناطیسی قوی در امتداد بُعد سوم‌اش اعمال شده است[3]. تحت شرایط مناسب، الکترون‌ها در پاسخ به این میدان مغناطیسیِ اعمال‌شده در دایره‌هایی که در یک ساختار دوره‌ای چیده شده حرکت می‌کنند. اما در لبه‌های ساختار، الکترون‌ها تنها می‌توانند در مسیرهای نیم‌دایره‌ای گردش کنند. این مسیرهای نیم‌دایره‌ای در لبه‌ها به یکدیگر متصل می‌شوند تا مدارهایی را به دور این لبه‌ها ایجاد کنند. الکترون‌ها در این مدارها تنها می‌توانند در یک مسیر مشخص حرکت کنند. علاوه براین، جریان در امتداد این کانال نسبت به پراکندگی که معمولا ناشی از نواقص موحود در ساختارهای کریستالی است مقاوم است.

در نمونه اکوستیکی پیشنهاد شده توسط زانگ و همکارانش، شبکه کریستالی از الکترون‌های در حال دوران با آرایه‌ای دو بعدی از استوانه‌های فلزی دوار در یک شبکه مثلثی جایگزین شده است [4]. هر استوانه با سیالی مانند هوا احاطه شده است و علاوه بر این شامل پوسته استوانه‌ای بزرگتری است که از ماده‌ای درست شده است که برای امواح صوتی شفاف عمل می‌کند. فضای بین این دو پوسته استوانه‌ای نیز با همان سیال اولیه پر شده است، اما این‌بار سیال ایستا نیست. در واقع دوران هر یک از استوانه‌ها گردابه‌هایی را در اطراف سیال و در نهایت در پوسته‌های ایجاد خواهد کرد.

چون ساختار دوره‌ای گاف نواری صوتی‌ای مانند گاف نواری الکترونی در عایق‌های توپولوژیکی ایجاد می‌کند، امواج صوتی نمی‌توانند در وسط این ساختار منتشر شوند. اما لبه‌ها و زاویه‌ها در اینجا متفاوت عمل می‌کند – سیال در حال دوران، انتشار موج در یک جهت به دور محیط احاطه‌کننده را پشتیبانی می‌کند.

زانگ و همکارانش می‌گویند عملی شدن طرح آن‌ها چندان دشوار نخواهد بود. چون حالتی که در لبه‌ها وجود دارد می‌تواند امواج صوتی را به صورت خیلی دقیقی هدایت کند. به گفته زانگ چنین ساختاری همچنین می‌تواند برای پنهان کردن اشیاء از خطر شناسایی توسط سونارها مورد استفاده قرار بگیرد. این ساختارها همچنین می‌تواند برای استفاده از «محافظ‌های نامرئی‌کننده»در مقایسه با آن‌هایی که برای امواج میکروموج یا نورمرئی به کار می‌رود استفاده شود [5]. اما یک عایق توپولوژیکی آکوستیکی به امواج صوتی این امکان را می‌دهد تا در جایی حبس شده و تنها در یک جهت بر روی سطح هر جسمی هدایت شوند.

وینسزو ویتلی (Vincenzo Vitelli) از دانشگاه لایدن در هلند در این‌باره می‌گوید «من گمان می‌کنم که این روش می‌تواند در ایجاد ساختارهایی با خواص آکوستیکی جالب مانند موج‌برهای یک-طرفه بسیار موثر باشد». او همچنین می‌افزاید تلاش‌های فعلی در راستای ساخت چنین سیستم‌های آکوستیکی بسیار امیدبخش است.

منبع: http://physics.aps.org/articles/v8/26

مرجع: http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.114.114301