Скирмион — это область, где ориентация векторного поля, например, спиновой текстуры магнита, локально принимает вихревую конфигурацию. Изначально скирмионы были задуманы как математическое описание протонов и нейтронов, но теперь они реализованы в магнитных материалах, конденсатах Бозе-Эйнштейна и оптических устройствах.
Лей Ши из Университета Фудань в Китае и его коллеги создали полускирмионы, или мероны, пропуская поляризованный свет через фотонный кристалл [¹]. Целостность мерона или скирмиона зависит от того, сколько раз ориентация поля поворачивается внутри него. Это свойство обычно трудно изменить, что делает такие структуры потенциальными каналами для хранения информации.
Создание оптических меронов
Обычно мероны и скирмионы создаются в реальном пространстве, и их характерные вихревые текстуры отображаются по осям x, y и z. Однако создание оптических меронов в реальном пространстве требует сложных и тонких настроек. Ши и его коллеги работали в импульсном пространстве.
Их фотонный кристалл представляет собой диэлектрическую пластину с прямоугольной сеткой цилиндрических отверстий. Благодаря своей симметрии, фотонный кристалл может поддерживать так называемое связанное состояние в континууме (BIC) — локализованное волновое состояние, которое в данном случае принимает форму вихревого состояния, сосредоточенного в начале координат в двумерном импульсном пространстве.
Исследователи обнаружили, что освещение кристалла левым или правым циркулярно поляризованным светом преобразует BIC в один из двух различных типов меронов. Простота их системы, по словам исследователей, открывает многообещающие возможности для фотонных применений.
— Чарльз Дэй
Чарльз Дэй — старший редактор журнала Physics Magazine.
[¹ — ссылка на источник]