به علت ساختار باند غیر عادی بعضی مواد مانند گرافن می توان به حالت های توپولوژیکی ماده ارج نهاد- حالت های کوانتومی غیرعادی ناخالصی ها و تغییر شکل های شبکه را غیر قابل نفوذ می کنند. این استحکام باعث می شود که این مواد اجزای سازنده ی دستگاه های اطلاعات کوانتومی در آینده باشند، اما دستکاری الکترون هایی که مرتبا حالت های توپولوژیکی تولید می کنند دشوار است. در نتیجه محققان به مواد فوتونیکی روی اوردند. از این مواد می توان به سیلیکون و دیگر نیمه هادی ها که در ان حالت های توپولوژیکی از ساختار باند شبه ذره هایی که راحت تر مهار می شوند اشاره کرد. در حال حاضر، دو گروه مستقل دو نوع مواد فوتونی را برای مشاهده فازهای توپولوژی جدید و رفتار مرتبط طراحی کرده اند.

سونیل میتال از دانشگاه مریلند در کالج پارک و همکارانش حالت های توپولوژیکی را در یک تراشه فوتونیکی مشاهده کردند که شامل یک توری در هم چفت شده از حلقه های سیلیکونی در مقیاس میکرومتر بود. با درخشش نور به حلقه ها، تیم متوجه شد که نور در طول موج های حدود 1550 نانومتر محدود به حلقه ها در لبه تراشه است، در حالیکه طول موج های دیگر از یک حلقه به حلقه دیگر در سراسر بالک ماده پرش دارند.این "حالت های لبه" یک قیاس فوتونیکی از حالت هایی است که در یک عایق توپولوژیک دیده می شود، که در آن الکترون ها به لبه ماده محدود می شوند.برخلاف برخی حالت های لبه معمول مشاهده شده ، این نسخه فوتونیکی بدون میدان مغناطیسی اعمال شده اتفاق می افتد.

تیم دیگری به رهبری آلبرتو آمو از دانشگاه لیل در فرانسه یک انالوگ فوتونیکی از گرافن را به وسیله قلم زنی پایه های میکروسکوپیکی به نیمه هادی مهندسی کردند.در یک طرح لانه زنبوری مرتب شده اند، این پایه ها به ماده اجازه می دهند که نور-ذره شبه ذره ها که با نام پلاریتون شناخته می شوند را تحمل کند. با فشردن یا کشیدن شبکه لانه زنبوری ، تیم ساختار باند پلاریتون را به هندسه هایی که به عنوان مخروط های دیراک شناخته می شوند ، که که با حالت های توپولوژیکی مرتبط هستند را مهندسی کرد.به طور خاص ، انها برای اولین بار Type-III مخروط دیراک ماده را مهندسی کردند ، یک ساختار باند به لحاظ نظری برای افزایش دمای بحرانی ابر رسانایی در بعضی از مواد پیش بینی شده است.

منبع خبر: وبگاه APS