光沿直線傳播，這是很常識(shí)的一句話。但，科學(xué)家有辦法讓光拐彎。浙江大學(xué)和新加坡南洋理工大學(xué)的科學(xué)家合作構(gòu)建出世界上首個(gè)三維光學(xué)拓?fù)浣^緣體，在三維材料的“高速公路”上，一束光跑出了“Z”字形。10日凌晨，該成果在《自然》雜志發(fā)表。

拓?fù)浣^緣體是一種表面導(dǎo)電，內(nèi)部絕緣的材料。電子在芯片里的運(yùn)動(dòng)，就像一輛輛跑車在集市里行駛，不斷地碰撞，產(chǎn)生熱量。拓?fù)浣^緣體就像為電子建立了高速公路，讓電子在一條條“單向車道”上運(yùn)行。

受到拓?fù)浣^緣體的啟發(fā)，科學(xué)家提出了光學(xué)拓?fù)浣^緣體，試圖將拓?fù)浣^緣體的神奇特性拓展到光學(xué)系統(tǒng)。而在此前，光學(xué)拓?fù)浣^緣體的實(shí)驗(yàn)研究長期局限于二維空間。

對(duì)此，科研人員設(shè)計(jì)了一種由多個(gè)開口諧振器構(gòu)成的單元結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng)的電磁雙各向異性特性，是寬頻帶三維光學(xué)拓?fù)浣^緣體實(shí)驗(yàn)得以成功的關(guān)鍵。

最終，聯(lián)合課題組首次實(shí)現(xiàn)了三維光學(xué)拓?fù)浣^緣體，它具有寬頻帶拓?fù)淠芟?。這種三維光學(xué)拓?fù)浣^緣體，可以用印刷電路板技術(shù)制作完成。經(jīng)課題組驗(yàn)證，由于表面光子受到該材料的拓?fù)浔Ｗo(hù)，光子在傳輸過程中，不被雜質(zhì)、缺陷或者拐角影響，成功避免了光因發(fā)生散射導(dǎo)致信息耗散的問題。

“這項(xiàng)研究或可應(yīng)用于三維拓?fù)涔鈱W(xué)集成電路、拓?fù)洳▽?dǎo)、光學(xué)延遲線、拓?fù)浼す馄饕约捌渌砻骐姶挪ǖ恼{(diào)控器件。”浙江大學(xué)信息與電子工程學(xué)院教授陳紅勝說，對(duì)其它波色子系統(tǒng)(如聲子及冷原子等)中三維拓?fù)浣^緣體的實(shí)現(xiàn)也將有所啟發(fā)。

這或許是人類向光子芯片、光子計(jì)算機(jī)邁出的一步。未來，在微小的光子芯片里，光攜帶著信息在縱橫交錯(cuò)的高速公路上奔跑，創(chuàng)造著更快更好的世界。(記者江耘實(shí)習(xí)生洪恒飛)

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