Med hjälp av en ny fas av grafen som de upptäckte, har Purdue-forskare utvecklat en "topologisk cirkulator" som kan förbättra hur information dirigeras och bearbetas på ett chip. Kredit:Purdue University/Zubin Jacob
Grafen har varit i fokus för intensiv forskning i både akademiska och industriella miljöer på grund av dess unika elektriska ledningsegenskaper. Som det tunnaste materialet som människan känner till är grafen i huvudsak tvådimensionellt och har distinkta elektroniska och fotoniska egenskaper från konventionella 3D-material. Forskare vid Purdue University (Todd Van Mechelen, Wenbo Sun och Zubin Jacob) har visat att grafens trögflytande vätska (kolliderande elektroner i fasta ämnen kan bete sig som vätskor) stödjer enkelriktade elektromagnetiska vågor på kanten. Dessa "kantvågor" är kopplade till en ny topologisk fas av materia och symboliserar en fasövergång i materialet, inte olikt övergången från fast till flytande.
En anmärkningsvärd egenskap hos denna nya fas av grafen är att ljus färdas i en riktning längs materialets kant och är robust mot oordning, brister och deformation. Purdue-forskare har utnyttjat denna icke-ömsesidiga effekt för att utveckla "topologiska cirkulatorer" – enkelriktade routrar av signaler, de minsta i världen – som kan bli ett genombrott för on-chip, helt optisk bearbetning.
Cirkulatorer är en grundläggande byggsten i integrerade optiska kretsar men har motstått miniatyrisering på grund av deras skrymmande komponenter och den smala bandbredden hos nuvarande teknologier. Topologiska cirkulatorer övervinner detta genom att vara både ultra-subvåglängd och bredband, möjliggjort av en unik elektromagnetisk fas av materia. Tillämpningar inkluderar informationsdirigering och sammankopplingar mellan kvant- och klassiska datorsystem.
Forskningen publicerades i Nature Communications . + Utforska vidare
