绝缘体

人物曾入选ldquo中国光学十大

发布时间:2022/5/27 13:52:08   
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31岁的杨怡豪,负笈南洋求学之后,带着博后期间的“颠覆级”成果,毅然选择回到母校浙江大学工作。年末,其凭借首次实验实现三维光学拓扑绝缘体、实现基于太赫兹拓扑光学的片上通信以及在特制的三维声子晶体中首次观测到了自旋为1的外尔点等重大突破,浙江大学百人研究员杨怡豪成功入选《麻省理工科技评论》“35岁以下科技创新35人”年中国区榜单。图|《麻省理工科技评论》“35岁以下科技创新35人”年中国区榜单入选者杨怡豪“光”与“拓扑”是杨怡豪研究的关键词,从读博开始,杨怡豪便开始从事与光学有关的研究。博士后研究期间,杨怡豪开始选择拓扑光学作为自己的研究方向。拓扑绝缘体:继石墨烯之后的”NextBigThing”拓扑,是英文单词Topology的中文音译。Topology原本是一个数学分支,其主要研究几何图形或空间、在连续变化下维持不变的性质,“莫比乌斯环”就是一种很有意思的拓扑结构。图

一种重要的拓扑学结构:莫比乌斯带(来源:ICphoto)在拓扑物理学中,最火热的研究概念莫过于拓扑绝缘体,自年被发现以来,逐渐成为了凝聚态物理领域的一个新热点,并被认为是继石墨烯(年诺贝尔物理学奖)之后的”NextBigThing”,它对基础物理的理解以及半导体器件的应用都有很大的价值。年,大卫?索利斯、邓肯?霍尔丹和迈克尔?科斯特利茨共同获得了诺贝尔物理学奖,以表彰他们在理论上发现了物质的拓扑相变和拓扑相。该领域最简单的应用是电子拓扑绝缘体,简单说就是一个有特殊结构的绝缘体,表层材料经特殊处理后可允许电子通过,而其内部是绝缘体还可防止漏电,制备出的器件功耗较低,因此在半导体器件上有着潜在应用价值。而拓扑光学是一个新兴的方向,它将拓扑自由度引入光学系统,从根本上改变人们对光的认识和利用。杨怡豪告诉DeepTech:“其实,光学拓扑绝缘体是电子拓扑绝缘体的泛式,它将电子拓扑绝缘体的概念运用到光学上。”光学拓扑绝缘体(PTI,PhotonicTopologicalInsulators)是对电子拓扑绝缘体的模拟,最直接的性质就是作为光的“绝缘体”——不透光,但是边界却可以导光,即可以支持一种表面波模式。因此,光学拓扑绝缘体能做成具有特殊功能的波导来传递光信号,例如有些光学拓扑绝缘体的表面波有单向传播的特性,所以当它遇到障碍物时不会被反射,可以用来做成对杂质和缺陷免疫的波导。图

光学拓扑绝缘体,它的表面态可以对缺陷和障碍物免疫(来源:杨怡豪)当然以上只是光学材料的表象,更深层的物理在于其能带的拓扑特性。虽然能带理论早已经被引入光学,并诞生了光子晶体,但是此前人们更

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