由纽约城市学院领导的一个研究小组，提出了一种在人造光子材料中捕捉光的新方法，这可能会极大地提高在线数据的传输速度。城市学院物理学家亚历山大·B·哈尼卡耶夫领导的拓扑光子超材料的研究表明：超材料中的远程相互作用改变了光波的共同行为，迫使它们在空间中局域化。此外，研究表明，通过控制这种相互作用的程度，人们可以在光波的俘获特性和扩展(传播)特性之间切换。
捕捉光的新方法，能设计出新型的光学谐振器，这可能会对日常使用的设备产生重大影响。这些设备的范围从智能手机和Wi-Fi路由器中的天线，到光电子中用于以前所未有的速度，在互联网上传输数据的光学芯片。这项研究发表在《自然光子学》期刊上，题为“具有长程相互作用的光子Kagome晶体中高阶拓扑态”。这是CCNY、CUNY研究生院的光子学倡议和俄罗斯圣彼得堡的ITMO大学合作项目。
作为牵头组织，CCNY发起了这项研究并设计了结构，然后在CCNY和ITMO大学进行了测试。Khanikaev的研究伙伴包括：Andrea Alü、Li Mengyao Li、向尼(CCNY/CUNY)、Dmitry Zhirihin(CCNY/ITMO)、Maxim Gorlach、Alexey Slobozhanyuk(均为ITMO)和Dmitry Filonov(莫斯科物理与技术学院光子学和二维材料中心)。研究继续扩展捕捉可见光和红外光的新方法，这将进一步扩大该发现的可能应用范围。
光子拓扑绝缘体实现了对缺陷和无序具有弹性的拓扑边界模式，而与制造精度无关，此属性称为拓扑保护。虽然最初仅限于比拓扑绝缘子低1的模态维数，但新发现的高阶拓扑绝缘子(HOTI)在更大维数范围内提供拓扑保护。在新介绍了一种具有Kagome晶格的光子HoTI，它表现出拓扑体偏振，导致一维边缘态的出现，以及限制在结构拐角的高阶零维态出现。
有趣的是，除了近邻相互作用引起的角态外，还发现了一类新的由长程相互作用引起、专用于光子系统的拓扑角态。研究结果表明，光子HOTI比凝聚态具有更丰富的物理特性，为设计具有独特拓扑稳健性的新型设计者电磁态提供了机会。
博科园｜研究/来自：纽约城市学院
参考期刊《自然光子学》
DOI: 10.1038/s41566-019-0561-9
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