Topologische Zustände haben sich als vielversprechend erwiesen, um topologische Robustheit in verschiedene Anwendungen einzubringen, und wurden in verschiedenen physikalischen Systemen und diversen Arten von Gitterstrukturen umfassend untersucht.
Kürzlich schlugen Tobias Schneider und seine Mitautoren eine neue Art von Gitter vor, das zwei gekoppelte kosinusförmig modulierte Potenzialketten (Doppelwellenketten) enthält (siehe (a)), um topologische Zustände in einem planaren Halbleiter-Mikrohohlraumsystem mit polaritonischen Anregungen zu untersuchen. In solchen Doppelwellenketten wurden verschiedene Arten von Randzuständen [siehe (c)-(f)] gefunden, die sich in den Energiebandlücken [siehe (b)] befinden und die topologisch nicht trivial sind. Dank der starken Nichtlinearität von Mikrokavitätspolaritonen, bei denen es sich um hybride Licht-Materie-Quasiteilchen handelt, können mehr als einer dieser Randeigenzustände und ihre Kombination bei derselben Anregung stabilisiert werden, was als Multistabilität bezeichnet wird. Interessanterweise kann die Nichtlinearität sogar zu einer neuen Art von Randzustand führen, der über das lineare Eigenschaftsspektrum hinausgeht.
Die Autoren berichten auch über die regelmäßige Stapelung mehrerer identischer solcher Doppelwellenketten zu einer 2D-Struktur, was zu mehreren Su-Schrieffer-Heeger (SSH)-Ketten in der Richtung senkrecht zu den Doppelwellenketten führt. Die Topologie der nichttrivialen Doppelwellenkette und der nichttrivialen SSH-Ketten führt zur Bildung von Eckzuständen innerhalb einer Energiebandlücke (d. h. topologische Isolatoren höherer Ordnung). Aufgrund der Nichtlinearität können unter der gleichen Anregungsbedingung multistabile Eckzustände auftreten, was potenzielle Anwendungen z. B. in der optischen Schaltung bietet. Die von den Autoren vorgestellte topologische Struktur und die topologischen Zustände sind sehr allgemeiner Natur und können in verschiedenen physikalischen Implementierungen realisiert werden.
Weitere Einzelheiten finden Sie hier im Originalartikel: https://doi.org/10.1515/nanoph-2023-0556
Autoren: Tobias Schneider, Wenlong Gao, Thomas Zentgraf, Stefan Schumacher und Xuekai Ma
