بر اساس گزارش ایتنا و به نقل از سایتکدیلی، این تحقیق که در نشریهٔ «لایت: ساینس اند اپلیکیشنز» منتشر گردیده، به عنوان نخستین نمایش تجربی برای تولید همزمان هارمونیکهای زوج و فرد در باند تراهرتز شناخته میشود؛ دستاوردی که میتواند انقلابی در فناوریهای مخابراتی بیسیم و رایانش کوانتومی ایجاد کند.
تا پیش از این، تولید هارمونیکهای مرتبهٔ بالا در دامنهٔ تراهرتز به علت تقارن بیش از حد مواد تقریباً غیرممکن بود. حتی گرافین که قبلاً امیدبخش به نظر میرسید، به دلیل تقارن کامل خود تنها قادر به تولید هارمونیکهای فرد بود و هارمونیکهای زوج که برای تکمیل طیف نور ضروری به شمار میروند، همچنان نادیده گرفته شده بودند.
از این رو، محققان به بررسی «عایقهای توپولوژیکی» پرداختند؛ موادی که در درون خود مانند عایق عمل میکنند اما سطحشان بهخوبی برق را هدایت مینماید.
این مواد به واسطهٔ جفتشدگی قوی اسپین-مدار و تقارن وارونگی زمانی، ویژگیهای شگفتانگیز کوانتومی را به نمایش میگذارند.
قابل ذکر است که این نظریه سالها قبل پیشبینی شده بود که عایقهای توپولوژیکی قابلیت تولید هارمونیکهای پیچیده را دارند، اما تاکنون هیچ شواهد تجربی برای آن ارائه نشده بود.
تیم تحقیقاتی با ایجاد نانوساختارهایی به نام «رزوناتورهای حلقهای شکافته» و رسوبگذاری نازک از Bi₂Se₃ و پیچیدگیهای واندروالس (InₓBi₁₋ₓ)₂Se₃، شدت نور ورودی را به طور قابل توجهی افزایش دادند.
و نتیجه چه بود؟ مشاهدهٔ همزمان هارمونیکهای زوج در فرکانس ۶٫۴ تراهرتز و هارمونیکهای فرد در فرکانس ۹٫۷ تراهرتز؛ پدیدهای نادر که نشان میدهد چگونه تقارن حجمی و عدم تقارن سطحی این مواد نور را شکل میدهند.
کارشناسان بر این باورند که این موفقیت نه تنها تأییدکنندهٔ پیشبینیهای نظری گذشته است، بلکه بنیان محکمی برای ایجاد منابع تراهرتز فشرده، حسگرهای پیشرفته و ابزارهای اپتوالکترونیکی فوقسریع فراهم کرده است.
