نظریه پردازان از اثر جدید مغناطیسی- مکانیکی (magnetomechanical) عایق‌های توپولوژی(TIs) که داغ‌تر از محیطشان هستند پرده‌برداشتند.

APS/Alan Stonebraker

عایق‌های توپولوژی(TIs)ـ حجم عایق با حالت‌های سطحی رسانای الکتریکی ـ شبیه مواد معمولی رفتار نمی‌کنند. برای مثال یک عایق توپولوژی(TI)در میدان مغناطیسی یک اثر مغناطیسی-اپتیکی (magnetooptical) کوانتیزه شده را نشان می‌دهد: وقتی نور قطبیده از درون مواد عبور می‌کند، نور به مقداری که با یک ثابت بنیادی تنظیم شده‌است چرخانده می‌شود. بیشتر اینچنین اثراتی برای TIs که در/ یا نزدیک به تعادل گرمایی با محیط‌شان هستند پیش‌بینی و اندازه‌گیری شده‌اند. نظریه‌پرداز محمد مغربی از دانشگاه ایالت میشیگان ،ایست لنسینگ، و همکارانش قدم چالش برانگیزی برای مدل سازی TI خارج از تعادل گرمایی برداشتند، و یک اثر مکانیکی غیر منتظره را یافته اند.

محققان پیش‌‌بینی می‌کنند که فوتون‌های گرمایی ساطع‌شده بوسیله TI داغ‌تر از اطرافش گشتاور کوچک اما به طوربالقوه قابل اندازه‌گیری را برروی مواد منتقل می‌کند.
مغربی و همکارانش یک فیلم TI ده نانومتری ساندویچ شده بین دو عایق فرو مغناطیسی تصور کردند. لایه‌های مغناطیسی الکترون‌های سطح TI را در یک حالت اسپینی خاص محدود می‌کنند، و باعث می‌شوند که تمام فوتون‌های گرمایی که توسط ماده تابش‌ یافته به طور دایره‌ای و در همان جهت قطبیده شوند. این ساختار ساندویچ به خودی خود جدید نیست، اما محققان هنگامی که این سیستم را داغ‌تر از محیط آن درنظرگرفتند از رفتار جدیدی پرده برداشتند. از آنجایی که یک TI داغ، فوتون‌های قطبیده‌شده دایره‌ای، بیشتر از آن که جذب کند تابش می‌کند، اندازه حرکت زاویه‌ای حمل‌شده توسط فوتون‌های خروجی افزایش می‌یابد و نیروی پیچشی خالصی را روی TI ایجاد می‌کند.
محققان می‌گویند با تجزیه و تحلیل نور قطبیده دایره‌ای که به‌وسیله سیستم ساطع می‌شود، اثر مغناطیسی -‌ مکانیکی پیش بینی شده را می توان تأیید کرد. گشتاور نیز ممکن است به طور مستقیم شناسایی شود، زیرا نیروی پیچش محاسبه شده (تقریباً 1 pN) بالاتر از آستانه حساسیت پیشرفته‌ترین روش‌های اندازه‌گیری نیرواست.

این تحقیق در Physical Review Letters منتشر شده‌است.
-ماریک استفان(Marric Stephens)
یک نویسنده علمی آزاد مستقر در بریستول انگلیس است.