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中山大学manbetx手机网页版董建文教授团队在能谷与拓扑光子学中取得重要研究进展

      拓扑学在物理中的运用始于凝聚态研究,近十年来更是发展到光学领域。拓扑光学体系界面的类量子化电磁关联行为,为单向传输、光学外尔点、光延迟线、拓扑量子计算等领域的发展带来新的契机。2016年,诺贝尔物理学奖授予了三位物理学家,以表彰他们在拓扑相变和拓扑物态的理论贡献。一般认为,这种关联行为要求体系具有非平庸属性。能否在普通体系中实现关联行为、进而获得新的拓扑光子态,成为了一个重要的学术前沿问题。

 

      最近,中山大学董建文教授团队作出了肯定地回答:在能谷光子晶体中实现赝自旋和拓扑调控。相关研究成果最近被国际顶级学术刊物《Nature Materials》接收,题为:Valley photonic crystals for control spin and topology。研究论文于2016年11月28日在线发表,详见网页链接:http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat4807.html。《Nature Materials》是Nature系列期刊,影响因子(IF>38)最高的期刊之列,具有很好的学术影响力。

 

       文章提出了一种新型能谷光子晶体。利用其内禀的能谷自由度,在不依赖自旋轨道耦合效应前提下,实现了能谷附近的能带劈裂,从而提出了类比电子能谷霍尔效应的光学赝自旋-路径关联传输,即光子能谷霍尔效应。通过分析该普通光子晶体内的手征量,实现了赝自旋能流的单向传输。更为有趣的是,文章还在单一体系中,对能谷和拓扑两个自由度进行独立调控,实现了全新的拓扑光子界面态。研究表明,实现有效的拓扑光场调控,将有利于更多基本量子物理问题的实验证实;同时也为下一代光信息传输和处理,尤其是在光自旋和轨道角动量运用等方面,带来新的有益启示。

 

      近年来,该团队在拓扑光子学方向发表了系列研究成果。该工作是由我校董建文教授和陈晓东专职副研究员、与美国工程院院士、中国科学院外籍院士、美国加州大学伯克利分校张翔教授团队合作完成;并得到国家自然科学基金优青项目、广东省自然科学杰出青年基金、光电材料与技术国家重点实验室、中山大学优秀青年教师培养计划等项目的大力支持。