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超构材料中的光学量子自旋霍尔效应

龙洋 任捷 江海涛 孙勇 陈鸿

超构材料中的光学量子自旋霍尔效应

龙洋, 任捷, 江海涛, 孙勇, 陈鸿
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  • 电子的量子自旋霍尔效应的发现推进了当今凝聚态物理学的发展,它是一种电子自旋依赖的具有量子行为的输运效应.近年来,大量的理论和实验研究表明,描述电磁波场运动规律的麦克斯韦方程组内禀了光的量子自旋霍尔效应,存在于界面的倏逝波表现出强烈的自旋与动量关联性.得益于新兴的光学材料:超构材料(metamaterials)的发展,不仅能够任意设定光学参数,同时也能引入很多复杂的自旋-轨道耦合机理,让我们能够更加清晰地了解和验证其中的物理机理.本文对超构材料中量子自旋霍尔效应做了简要的介绍,内容主要包括真空中光的量子自旋霍尔效应的物理本质、电单负和磁单负超构材料能带反转导致的不同拓扑相的界面态、拓扑电路系统中光量子自旋霍尔效应等.
      通信作者: 任捷, xonics@tongji.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11775159)和上海市自然科学基金(批准号:17ZR1443800)资助的课题.
    [1]

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    Ningyuan J, Owens C, Sommer A, Schuster D, Simon J

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出版历程
  • 收稿日期:  2017-09-20
  • 修回日期:  2017-10-27
  • 刊出日期:  2017-11-05

超构材料中的光学量子自旋霍尔效应

  • 1. 同济大学物理科学与工程学院, 声子学与热能科学中心, 先进微结构材料教育部重点实验室, 上海 200092
  • 通信作者: 任捷, xonics@tongji.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11775159)和上海市自然科学基金(批准号:17ZR1443800)资助的课题.

摘要: 电子的量子自旋霍尔效应的发现推进了当今凝聚态物理学的发展,它是一种电子自旋依赖的具有量子行为的输运效应.近年来,大量的理论和实验研究表明,描述电磁波场运动规律的麦克斯韦方程组内禀了光的量子自旋霍尔效应,存在于界面的倏逝波表现出强烈的自旋与动量关联性.得益于新兴的光学材料:超构材料(metamaterials)的发展,不仅能够任意设定光学参数,同时也能引入很多复杂的自旋-轨道耦合机理,让我们能够更加清晰地了解和验证其中的物理机理.本文对超构材料中量子自旋霍尔效应做了简要的介绍,内容主要包括真空中光的量子自旋霍尔效应的物理本质、电单负和磁单负超构材料能带反转导致的不同拓扑相的界面态、拓扑电路系统中光量子自旋霍尔效应等.

English Abstract

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