O professor Ronny Thomale detém uma cadeira de física teórica da matéria condensada, o TP1, na Universidade Julius-Maximilian de Würzburg. A descoberta e descrição teórica de novos estados quânticos da matéria é o objetivo principal de sua pesquisa. “Desenvolver uma teoria para um novo fenômeno físico que então inspire novos experimentos em busca desse efeito é um dos maiores momentos da prática de um físico teórico, "diz ele. Em um caso ideal, tal efeito até desbloquearia um potencial tecnológico inesperado.

Tudo isso veio junto com um projeto recente que Thomale desenvolveu junto com o grupo experimental óptico do Professor Alexander Szameit na Universidade de Rostock, cujos resultados já foram publicados em Ciência .

Ponto de pouso em uma fibra óptica de 10 quilômetros de comprimento

“Conseguimos realizar um efeito que chamamos de 'funil de luz', "Thomale explica. Através deste novo efeito, a luz em uma fibra óptica de 10 quilômetros de comprimento pode ser acumulada em um ponto específico de escolha no fio. O mecanismo subjacente a esse fenômeno é o chamado 'efeito de pele não hermitiano', para o qual Thomale contribuiu com trabalhos teóricos relevantes em 2019. Especificamente, O trabalho de Thomale possibilitou a compreensão do efeito pele no arcabouço definido por estados topológicos da matéria.

A matéria topológica evoluiu para uma das áreas mais vibrantes de pesquisa da física contemporânea. Em Würzburg, o campo foi pioneiro na pesquisa de semicondutores por Gottfried Landwehr e Klaus von Klitzing (Prêmio Nobel de 1985), que na última década foi continuado por Laurens W. Molenkamp.

Pesquisa sobre a topologia da natureza

O termo topologia origina-se das antigas palavras gregas para 'estudo' e 'lugar'. Fundada como uma disciplina predominantemente matemática, agora se espalhou amplamente para a física, incluindo óptica. Junto com outras plataformas de matéria sintética, eles formam a direção mais ampla denominada metamateriais topológicos dos quais os pesquisadores esperam inovações tecnológicas futuras fundamentais.

Aqui, os físicos não recorrem exclusivamente a materiais e composições químicas fornecidas pela natureza. Em vez, eles desenvolvem novos cristais sintéticos compostos de graus de liberdade artificiais sob medida. Com relação ao funil de luz desenvolvido por Thomale e Szameit, a plataforma de escolha é uma fibra óptica que conduz luz ao longo da fibra, mas ao mesmo tempo permite uma manipulação detalhada resolvida espacialmente.

Detectores ópticos com alta sensibilidade

"O acúmulo de luz obtido pelo funil de luz pode ser a base para melhorar a sensibilidade dos detectores ópticos e, assim, permitir aplicações ópticas sem precedentes, "Thomale explica. De acordo com Thomale, Contudo, o funil de luz é apenas o começo. "Já neste estágio, estamos trabalhando em muitas novas idéias no campo da fotônica topológica e sua potencial aplicação tecnológica."

Para a convicção de Thomale, Würzburg oferece um ambiente excelente para seguir essa direção de pesquisa. Isso se manifestou recentemente no cluster de excelência 'ct.qmat', que foi concedido conjuntamente à JMU Würzburg e à TU Dresden. Um dos principais pilares da pesquisa de 'ct.qmat' centra-se em torno da matéria topológica sintética, que é fortemente apoiado pela pesquisa feita na cadeira TP1 de Thomale em Würzburg.

A equipe de pesquisa em Rostock em torno de Alexander Szameit está integrada constitutivamente em 'ct.qmat.' Por exemplo, Thomale e Szameit supervisionam conjuntamente o Ph.D. alunos apoiados financeiramente por meio de 'ct.qmat.' "Já alguns meses após sua fundação, as sinergias criadas por ct.qmat valem a pena, e demonstrar o impacto estimulante de tal cluster de excelência na pesquisa de ponta na Alemanha, "Thomale conclui.