2022-11-16 大韓民国・基礎科学研究院(IBS)
特に、大きなねじれ角でトポロジカルフラットバンドがカスケード的に形成されることを発見し、従来は考えられなかった現象を明らかにした。彼らの研究で最も重要な発見は、発見されたフラットバンドがアハラノフ・ボーム籠効果として知られる新しい干渉機構によって生成されることである。この平坦バンド形成機構は、従来のフォトニック結晶で見られるような小さなねじれ角しか持たない機構とは大きく異なっている。さらに、このフラットバンドはトポロジカル非自明であり、バルクモードからエッジモード、コーナーモードへの高次のトポロジカル状態のシーケンスの存在によって特徴づけられることが示された。
＜関連情報＞
- https://www.ibs.re.kr/cop/bbs/BBSMSTR_000000000738/selectBoardArticle.do?nttId=22222&pageIndex=1&searchCnd=&searchWrd=
- https://www.nature.com/articles/s41377-022-00977-4
ねじれ二層フォトニックモアレ超格子における強い層間結合と安定したトポロジカルフラットバンド Strong interlayer coupling and stable topological flat bands in twisted bilayer photonic Moiré superlattices
Chang-Hwan Yi,Hee Chul Park & Moon Jip Park
Light: Science & Applications Published:06 October 2022
DOI:https://doi.org/10.1038/s41377-022-00977-4
Abstract
The moiré superlattice of misaligned atomic bilayers paves the way for designing a new class of materials with wide tunability. In this work, we propose a photonic analog of the moiré superlattice based on dielectric resonator quasi-atoms. In sharp contrast to van der Waals materials with weak interlayer coupling, we realize the strong coupling regime in a moiré superlattice, characterized by cascades of robust flat bands at large twist-angles. Surprisingly, we find that these flat bands are characterized by a non-trivial band topology, the origin of which is the moiré pattern of the resonator arrangement. The physical manifestation of the flat band topology is a robust one-dimensional conducting channel on edge, protected by the reflection symmetry of the moiré superlattice. By explicitly breaking the underlying reflection symmetry on the boundary terminations, we show that the first-order topological edge modes naturally deform into higher-order topological corner modes. Our work pioneers the physics of topological phases in the designable platform of photonic moiré superlattices beyond the weakly coupled regime.
