a-e Evolução de estados topológicos de aresta na rede fractal SG (4). a Distribuição de intensidade do campo inicial construída a partir de um estado de borda topológica truncada na rede fractal. b-e Distribuição de intensidade em distâncias de propagação. f-j Evolução na rede fractal contendo desordem no local de, cuja posição é marcada pelo ponto azul. O pacote de ondas exibe transporte de borda protegido topologicamente em torno dos cantos e não é afetado pelo distúrbio. A barra colorida indica a intensidade do campo. Crédito:por Zhaoju Yang, Eran Lustig, Yaakov Lumer e Mordechai Segev
Isoladores topológicos são uma nova fase da matéria única por seu volume isolante e bordas perfeitamente condutoras. Eles estiveram na vanguarda da física da matéria condensada na última década, e mais recentemente inspirou o surgimento de fases topológicas em muitos sistemas de ondas clássicas, como fotônica e acústica. A data, todos os estudos de isoladores topológicos exploraram sistemas em dimensões inteiras (fisicamente, 2-D ou 3-D) com volume e bordas bem definidos. Contudo, dimensões físicas nem sempre definem as dimensões em que um sistema evolui:Algumas estruturas têm uma dimensão não inteira (fractal), apesar de estar em um reino 2-D ou 3-D.
Em um novo artigo publicado em Ciência leve e aplicações , uma equipe de cientistas, liderado pelo Professor Mordechai Segev do Departamento de Física e Instituto de Estado Sólido, Instituto de Tecnologia Technion-Israel, Israel, e colegas de trabalho desenvolveram o isolador topológico Floquet fotônico em uma rede fractal conduzida periodicamente. Esta rede se baseia em um cristal fotônico fractal [a gaxeta de Sierpinski (SG)] que consiste em guias de ondas helicoidais evanescentemente acopladas, que pode ser realizado por tecnologia de gravação a laser de femtosegundo. Eles calculam o espectro de Floquet topológico e mostram a existência de estados de borda topológicos correspondentes ao Chern no espaço real número 1. As simulações dos estados de borda mostram que pacotes de ondas feitos de estados de borda topológicos podem se propagar ao longo das bordas externa e interna sem penetração no 'em massa' e sem retroespalhamento, mesmo na presença de desordem e cantos agudos.
"Nossos resultados sugerem uma grande variedade de novos tipos de sistemas topológicos e novas aplicações, como o uso de robustez topológica combinada com a sensibilidade aprimorada de sistemas fractais para detecção e, em ambientes não hermitianos, lasers isolantes topológicos em dimensões fractais, "os cientistas previram.
