Topologische isolatoren zijn een nieuwe fase van materie die uniek is vanwege hun isolerende massa en perfect geleidende randen. Ze hebben de afgelopen tien jaar een voortrekkersrol gespeeld in de fysica van de gecondenseerde materie, en meer recentelijk inspireerde de opkomst van topologische fasen in veel klassieke golfsystemen, zoals fotonica en akoestiek. Daten, alle studies van topologische isolatoren hebben systemen onderzocht in integere dimensies (fysiek, 2-D of 3-D) met een goed gedefinieerde bulk en randen. Echter, fysieke dimensies definiëren niet altijd de dimensies waarin een systeem evolueert:sommige structuren hebben een niet-gehele (fractale) dimensie, ondanks dat het zich in een 2D- of 3D-rijk bevindt.

In een nieuw artikel gepubliceerd in Lichtwetenschap en toepassingen , een team van wetenschappers, onder leiding van professor Mordechai Segev van de afdeling Natuurkunde en het Solid State Institute, Technion-Israël Instituut voor Technologie, Israël, en medewerkers hebben de fotonische Floquet topologische isolator ontwikkeld in een periodiek aangedreven fractaal rooster. Dit rooster is gebaseerd op een fractaal fotonisch kristal [de Sierpinski-pakking (SG)] bestaande uit vluchtig gekoppelde spiraalvormige golfgeleiders, die kan worden gerealiseerd door femtoseconde-laser-schrijftechnologie. Ze berekenen het topologische Floquet-spectrum en tonen het bestaan ​​van topologische randtoestanden die overeenkomen met Chern nummer 1 in de echte ruimte. De simulaties van de randtoestanden laten zien dat golfpakketten bestaande uit topologische randtoestanden zich langs de buiten- en binnenranden kunnen voortplanten zonder door te dringen in de 'bulk' en zonder terugverstrooiing, zelfs in aanwezigheid van wanorde en scherpe hoeken.

"Onze resultaten suggereren een schat aan nieuwe soorten topologische systemen en nieuwe toepassingen, zoals het gebruik van topologische robuustheid in combinatie met de verhoogde gevoeligheid van fractale systemen voor detectie en, in niet-Hermitische instellingen, topologische isolatorlasers in fractale afmetingen, ' voorspellen de wetenschappers.