نشر فريق بحثي من قسم الفيزياء بجامعة ميشيغان نتائج دراسة في Physical Review X، كشف عن أن فئة من المواد البصرية تُعرف بالعوازل الطوبولوجية تمتلك إمكانيات تصميم أوسع مما كان متوقعًا. من المتوقع أن يوفر هذا الاكتشاف خيارات مواد أكثر لتطوير تقنيات بصرية مستقبلية مثل أجهزة Laser، وأجهزة الكشف، ومعدات التصوير.

من خلال تحليل التناظر والمحاكاة الحاسوبية، اكتشف الفريق أن هياكل بلورة فوتونية متعددة يمكن أن تحقق خصائص العوازل الطوبولوجية مع انتقال ضوئي أحادي الاتجاه. وقال المؤلف الرئيسي شيه شين (Xie Xin): "هذا يمثل خطوة هامة نحو بناء أساس أقوى للتقنيات الفوتونية." هذا البحث يكسر الاعتقاد التقليدي بأن فضاء تصميم هذه المواد محدود.

بينما تعتمد أبحاث العوازل الطوبولوجية التقليدية على الحقول المغناطيسية الخارجية للحث على الخصائص، استكشف فريق ميشيغان بدائل لا تعتمد على المغناطيسية. أظهرت المحاكاة أن هياكل بلورة فوتونية شائعة مدمجة مع مواد ثنائية الأبعاد يمكن أن تشكل Polariton Chern Insulators ذات أداء ممتاز.

وأضاف شيه شين: "الأمر المثير للدهشة هو أن هيكل نطاق الطاقة المطلوب شائع جدًا." يتوقع الباحثون أن العينات المُصنعة تجريبيًا قد تحقق فجوة نطاق أعلى بحوالي 100 مرة من السجلات الحالية، مما سيعزز أداء الأجهزة البصرية بشكل كبير. يخطط الفريق لتحويل نتائج المحاكاة إلى عينات فعلية كخطوة تالية.