Matrizes Microstrip usadas nesta pesquisa. Crédito:NIMS
O NIMS teve sucesso na fabricação de circuitos LC topológicos dispostos em um padrão de favo de mel, onde ondas eletromagnéticas (EM) podem se propagar sem retroespalhamento, mesmo quando os caminhos mudam bruscamente. Esses circuitos podem ser adequados para uso como guias de ondas eletromagnéticas de alta frequência, o que permitiria a miniaturização e alta integração em dispositivos eletrônicos como telefones celulares.
Os pesquisadores estão buscando propriedades topológicas com funções que não são afetadas mesmo que as formas da amostra sejam alteradas. As propriedades topológicas foram descobertas pela primeira vez em sistemas eletrônicos, e mais recentemente, a noção foi desenvolvida para luz e microondas para a construção de guias de ondas ópticas e eletromagnéticas imunes a retroespalhamento. Contudo, a realização de propriedades topológicas em luz e microondas normalmente requer materiais giromagnéticos sob um campo magnético externo, ou algumas outras estruturas complexas. A fim de combinar as tecnologias eletrônicas e fotônicas existentes, é importante obter propriedades topológicas baseadas em materiais convencionais e estruturas simples.
Em 2015, esta equipe de pesquisa demonstrou propriedades topológicas em luz e microondas em uma estrutura em favo de mel de cilindros dielétricos como o silício. Desta vez, a equipe relatou que em uma micro viagem, as ondas eletromagnéticas atingem propriedades topológicas quando as tiras metálicas formam um padrão de favo de mel e as larguras das tiras intra-hexágono e inter-hexágono são diferentes. A equipe também fabricou microstrips e mediu os campos elétricos em suas superfícies, e observou com sucesso a estrutura detalhada dos modos eletromagnéticos topológicos, onde vórtices de energia eletromagnética polarizada em uma direção específica são gerados durante a propagação da onda.
Esta pesquisa demonstra que a propagação topológica de ondas eletromagnéticas pode ser induzida usando materiais convencionais em uma estrutura simples. Como a propagação de ondas eletromagnéticas topológicas é imune a retroespalhamento, mesmo quando os caminhos mudam bruscamente, projetos de circuitos eletromagnéticos compactos tornam-se possíveis, levando à miniaturização e alta integração de dispositivos eletrônicos. Além disso, a direção do vórtice e a vorticidade associada aos modos eletromagnéticos topológicos podem ser usados como portadores de dados em comunicações de informação de alta densidade. Todos esses recursos podem contribuir para o desenvolvimento da sociedade da informação avançada representada pela IoT e por veículos autônomos.