Pour la première fois, les physiciens ont construit un isolant topologique unique dans lequel les excitations optiques et électroniques s'hybrident et s'écoulent ensemble. Ils rapportent leur découverte dans La nature .

Les isolants topologiques sont des matériaux aux propriétés très particulières. Ils conduisent l'électricité ou les particules légères uniquement sur leur surface ou leurs bords, pas l'intérieur. Cette caractéristique inhabituelle pourrait apporter des innovations techniques, et les isolants topologiques font l'objet d'intenses recherches mondiales depuis plusieurs années.

Les physiciens de Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) en Bavière, Allemagne, avec des collègues du Technion à Haïfa, Israël, et l'Université technologique de Nanyang à Singapour ont rapporté leur découverte dans la revue La nature . L'équipe a construit le premier "isolateur topologique exciton-polariton, " un isolant topologique fonctionnant simultanément avec des excitations lumineuses et électroniques.

Professeur Sven Höfling, qui dirige la Chaire JMU de physique appliquée, affirme que de tels isolants topologiques ont un double avantage :« Ils pourraient être utilisés à la fois pour les systèmes électroniques commutés et les applications laser. » Les isolants topologiques développés précédemment sont à base soit d'électrons, soit de photons seuls.

Dr Sébastien Klemt, chef de groupe au fauteuil de Höfling, joué un rôle de premier plan dans le projet. Il donne plus de détails :« Le nouvel isolant topologique a été construit sur une micropuce et se compose essentiellement du composé semi-conducteur d'arséniure de gallium. Il a une structure en nid d'abeille et est composé de nombreux petits piliers, chacun de deux micromètres (deux millionièmes de mètre) de diamètre."

Le sens de propagation peut être contrôlé

Lors de l'excitation de cette microstructure avec la lumière laser, des particules de matière légère se forment à l'intérieur, exclusivement sur les bords. Les particules se déplacent ensuite le long des bords et dans les coins avec une perte relativement faible. « Un champ magnétique nous permet de contrôler et d'inverser le sens de propagation des particules, " dit Klemt.

Il s'agit d'un système sophistiqué qui fonctionne dans des dimensions orientées application sur une micropuce et dans lequel la lumière peut être contrôlée. D'habitude, c'est difficile à accomplir :les particules de lumière pure n'ont pas de charge électrique et ne peuvent donc pas être facilement contrôlées avec des champs électriques ou magnétiques. Le nouvel isolant topologique est capable de le faire en « envoyant de la lumière au coin de la rue, " en quelque sorte.