El equipo de investigación del Departamento de Física de la Universidad de Michigan publicó recientemente resultados en Physical Review X, revelando que una clase de materiales ópticos conocidos como aislantes topológicos tiene un espacio de diseño más amplio de lo esperado. Este descubrimiento promete proporcionar más opciones de materiales para el desarrollo futuro de tecnologías ópticas como láseres, detectores y equipos de imagen. La luz conduce en el borde de un aislante topológico simulado, como se muestra en la parte inferior de la imagen.

El equipo descubrió mediante análisis de simetría y simulación por computadora que múltiples estructuras de cristales fotónicos pueden lograr aislantes topológicos con características de transmisión de luz unidireccional. La autora principal, Xie Xin, indicó: "Esto representa un paso importante hacia la construcción de una base más sólida para tecnologías fotónicas más potentes." Esta investigación rompe con la percepción tradicional de que el espacio de diseño de estos materiales es limitado.

La investigación tradicional sobre aislantes topológicos depende principalmente de la inducción de características mediante campos magnéticos externos, mientras que el equipo de Michigan exploró alternativas sin campos magnéticos. El profesor senior Deng Hui señaló: "Nuestro método logra bandas prohibidas más grandes, protegiendo mejor los estados conductores de borde." Las simulaciones muestran que ciertas estructuras comunes de cristales fotónicos combinadas con materiales bidimensionales pueden formar polaritones Chern aislantes de rendimiento excelente.

"Lo más sorprendente es que la estructura de banda requerida es en realidad muy común", añadió Xie Xin. Los investigadores predicen que muestras preparadas experimentalmente podrían lograr bandas prohibidas aproximadamente 100 veces más altas que los récords actuales, lo que mejorará significativamente el rendimiento de los dispositivos ópticos. El siguiente paso del equipo es convertir los resultados de simulación en muestras reales.