在納米尺度上操縱光的追求導(dǎo)致了對電子系統(tǒng)中觀察到的各種現(xiàn)象的探索。其中一個現(xiàn)象是朗道能級和手性邊緣態(tài)的形成，通常由電子系統(tǒng)中的磁場引起。最近，研究人員通過巧妙的方法 ，使用合成應(yīng)變誘導(dǎo)偽磁場 ， 在光子晶體中觀察到朗道能級和手性邊緣態(tài)。

在電子系統(tǒng)中，磁場已知可以控制電子的行為，對電子氣施加磁場會極大地改變它們的能量景觀。電子被組織成離散的能級，稱為朗道能級。這種現(xiàn)象源于電子磁矩與磁場之間的相互作用。

這些離散的能態(tài)在凝聚態(tài)物理學(xué)中具有深遠(yuǎn)的影響，導(dǎo)致了量子霍爾效應(yīng)等現(xiàn)象，并有可能應(yīng)用于超精確的電氣測量。此外，在這些系統(tǒng)的邊界，會出現(xiàn)與量子霍爾效應(yīng)相關(guān)的手性邊緣態(tài)。

將這些概念轉(zhuǎn)換到光子學(xué)一直是一個誘人的前景，特別是對于芯片級納米光子系統(tǒng)，控制光的傳播和局域化對于從傳感到量子光-物質(zhì)接口的應(yīng)用至關(guān)重要。不幸的是，光子是無電荷的，不會直接與磁場相互作用，這帶來了一個挑戰(zhàn)。

在這項(xiàng)工作中，研究人員巧妙地繞過了這一限制，引入了偽磁場的概念。在這里，在這里，一個精心設(shè)計(jì)的應(yīng)變模式被應(yīng)用于光子晶格，而不是一個真正的磁場。這種工程應(yīng)變模仿了磁場對光傳播的影響，有效地在光子晶體內(nèi)部創(chuàng)建了“偽磁場”。這種方法類似于在石墨烯中觀察到的應(yīng)變誘導(dǎo)效應(yīng)，其中晶格的機(jī)械變形模仿了磁規(guī)范勢的作用。

通過應(yīng)變操縱來應(yīng)用偽磁場會產(chǎn)生令人著迷的結(jié)果。一個關(guān)鍵的觀察結(jié)果是在光子晶體的能帶結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)朗道能級。這些離散能級類似于在真實(shí)磁場下的電子系統(tǒng)中觀察到的能級，突出了偽磁場方法的有效性。

此外，研究人員還探索了在具有相反偽磁場的區(qū)域之間的界面誘導(dǎo)“手性邊緣態(tài)”的可能性。手性邊緣態(tài)是存在于某些拓?fù)洳牧线吔缟系囊痪S導(dǎo)電通道。這些邊緣態(tài)表現(xiàn)出獨(dú)特的特性，如單向傳播和對缺陷的免疫，使它們在各種光子應(yīng)用中非常理想。

在光子晶體中觀察到的朗道能級和手性邊緣狀態(tài)為光控的新時代鋪平了道路。這打開了幾個令人興奮的可能性：

• 增強(qiáng)光-物質(zhì)相互作用：朗道能級內(nèi)的態(tài)密度可以促進(jìn)光與物質(zhì)之間的強(qiáng)相互作用，導(dǎo)致非線性光學(xué)和量子光-物質(zhì)界面等領(lǐng)域的發(fā)展。

• 拓?fù)涔庾訉W(xué)：手性邊緣態(tài)為探索拓?fù)涔庾訉W(xué)提供了一個平臺，這是一個利用材料結(jié)構(gòu)的固有特性以非常規(guī)方式操縱光的領(lǐng)域。這可能會導(dǎo)致新型光子器件的發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)高效的光路由和操作。

• 芯片級光控：利用像光子晶體這樣的工程材料在芯片尺度上操縱光的能力，為具有前所未有功能的小型化和集成光子電路打開了大門。

盡管最初的觀察結(jié)果很有希望，但仍有一些挑戰(zhàn)。設(shè)計(jì)穩(wěn)健且定義良好的偽磁場，同時盡量減少損耗至關(guān)重要。此外，實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展性和與現(xiàn)有光子技術(shù)的集成對于實(shí)際應(yīng)用是必要的。