Estados de borda em cristais fotônicos topológicos

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Silva, Daniel Borges
Orientador(a): Bezerra, Claudionor Gomes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Cristal fotônico topológico
Estados de borda
Robustez
Área do conhecimento CNPq:
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/57900
Resumo: Nos últimos anos, a pesquisa em cristais fotônicos topológicos vem ganhando destaque devido à possibilidade de simular efeitos quânticos com eles e as possibilidades de implementação tecnológica em dispositivos cujo fluxo de informação se dá com base na luz. Físicos e engenheiros vêm procurando novos sistemas que apresentam comportamento topológico, assim como vêm buscando entender melhor as características dos sistemas já existentes. Os cristais fotônicos topológicos são materiais artificiais onde as propriedades eletromagnéticas variam periodicamente no espaço e onde possuem o invariante topológico não nulo que pode ser garantido por meio de alguma perturbação no sistema e, como consequência, induzindo o surgimento de uma fase topológica. Nesta tese nós induzimos a fase topológica usando perturbações geométricas em quatro tipos de cristais fotônicos bidimensionais compostos de hastes dielétricas. Nós estudamos redes triangulares com simetria pontual C6 e verificamos que a perturbação abre um gap completo na estrutura de bandas dos sistemas. Verificamos ainda que alguns valores de perturbação levam os sistemas a fases topologicamente não-triviais. Como consequência, notamos a emergência de estados de borda dentro do gap recém aberto. Esses estados apresentam características de pseudospin e são protegidos pela própria topologia do sistema, de modo que eles são bem localizados espacialmente e robustos em relação a desordens e defeitos. Tal robustez significa que a luz transmitida ao longo da interface formada por cristais triviais e nãotriviais irá enfrentar os defeitos sem grandes perdas energéticas, reflexões ou mudanças de fluxo, criando assim um canal coerente para a propagação da luz.
id UFRN_68b697b2033f2fbd2d10f15412d19a7c
oai_identifier_str oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/57900
network_acronym_str UFRN
network_name_str Repositório Institucional da UFRN
repository_id_str
spelling Silva, Daniel Borgeshttps://orcid.org/0000-0002-6691-4441http://lattes.cnpq.br/9292465482311426https://orcid.org/0000-0001-9660-2142http://lattes.cnpq.br/5085046065890176Chaves, André Jorge CarvalhoCosta, Carlos Humberto OliveiraAnselmo, Dory Helio Aires de LimaPinheiro, Felipe Arruda de AraújoMohan, Madras Viswanathan Gandhihttp://lattes.cnpq.br/1995273890709490Bezerra, Claudionor Gomes2024-03-19T19:26:25Z2024-03-19T19:26:25Z2023-08-25SILVA, Daniel Borges. Estados de borda em cristais fotônicos topológicos. Orientador: Dr. Claudionor Gomes Bezerra. 2023. 182f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/57900Nos últimos anos, a pesquisa em cristais fotônicos topológicos vem ganhando destaque devido à possibilidade de simular efeitos quânticos com eles e as possibilidades de implementação tecnológica em dispositivos cujo fluxo de informação se dá com base na luz. Físicos e engenheiros vêm procurando novos sistemas que apresentam comportamento topológico, assim como vêm buscando entender melhor as características dos sistemas já existentes. Os cristais fotônicos topológicos são materiais artificiais onde as propriedades eletromagnéticas variam periodicamente no espaço e onde possuem o invariante topológico não nulo que pode ser garantido por meio de alguma perturbação no sistema e, como consequência, induzindo o surgimento de uma fase topológica. Nesta tese nós induzimos a fase topológica usando perturbações geométricas em quatro tipos de cristais fotônicos bidimensionais compostos de hastes dielétricas. Nós estudamos redes triangulares com simetria pontual C6 e verificamos que a perturbação abre um gap completo na estrutura de bandas dos sistemas. Verificamos ainda que alguns valores de perturbação levam os sistemas a fases topologicamente não-triviais. Como consequência, notamos a emergência de estados de borda dentro do gap recém aberto. Esses estados apresentam características de pseudospin e são protegidos pela própria topologia do sistema, de modo que eles são bem localizados espacialmente e robustos em relação a desordens e defeitos. Tal robustez significa que a luz transmitida ao longo da interface formada por cristais triviais e nãotriviais irá enfrentar os defeitos sem grandes perdas energéticas, reflexões ou mudanças de fluxo, criando assim um canal coerente para a propagação da luz.Over the last few years, research on topological photonic crystals has received great prominence due to the possibility of simulating quantum phenomena and the possibility of technological implementation in devices where the information flux is done by light. Physicists and engineers have been looking for new systems that present topological behavior, as well as seeking to understand the characteristics of existing systems better. Topological photonic crystals are systems where the electromagnetic properties periodically change in space and the topological invariant is non-zero, this non-zero topological invariant can be achieved using perturbations in the system, and because of that, a topological phase is induced. Following this objective, we induce the topological phase in this thesis by introducing geometrical perturbations in different photonic crystals composed of dielectric rods. We study triangular lattices with punctual symmetry group C6, and we notice the perturbation opens a complete gap in the band structure of the systems. Also, some perturbation values lead the system to a non-trivial topological phase. Because of that, edge estates emerge inside the bandgap. Moreover, those edge states present pseudospin behavior and are protected by topology. Thus, they are well-localized and robust against defects and disorders. This robustness means that light transmitted through the interface composed of trivial and non-trivial photonic crystals will face defects with minimum energy losses, reflection, and flux changes, then it is creating a coherent channel for light dynamics.Universidade Federal do Rio Grande do NortePROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICAUFRNBrasilCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICACristal fotônico topológicoEstados de bordaRobustezEstados de borda em cristais fotônicos topológicosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALEstadosbordacristais_Silva_2023.pdfapplication/pdf116129576https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/57900/1/Estadosbordacristais_Silva_2023.pdfef65c09380a4c5358603ab92c95bfa1eMD51123456789/579002024-03-19 16:26:57.038oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/57900Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2024-03-19T19:26:57Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
dc.title.pt_BR.fl_str_mv Estados de borda em cristais fotônicos topológicos
title Estados de borda em cristais fotônicos topológicos
spellingShingle Estados de borda em cristais fotônicos topológicos
Silva, Daniel Borges
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Cristal fotônico topológico
Estados de borda
Robustez
title_short Estados de borda em cristais fotônicos topológicos
title_full Estados de borda em cristais fotônicos topológicos
title_fullStr Estados de borda em cristais fotônicos topológicos
title_full_unstemmed Estados de borda em cristais fotônicos topológicos
title_sort Estados de borda em cristais fotônicos topológicos
author Silva, Daniel Borges
author_facet Silva, Daniel Borges
author_role author
dc.contributor.authorID.pt_BR.fl_str_mv https://orcid.org/0000-0002-6691-4441
dc.contributor.authorLattes.pt_BR.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/9292465482311426
dc.contributor.advisorID.pt_BR.fl_str_mv https://orcid.org/0000-0001-9660-2142
dc.contributor.advisorLattes.pt_BR.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/5085046065890176
dc.contributor.referees1.none.fl_str_mv Chaves, André Jorge Carvalho
dc.contributor.referees2.none.fl_str_mv Costa, Carlos Humberto Oliveira
dc.contributor.referees3.none.fl_str_mv Anselmo, Dory Helio Aires de Lima
dc.contributor.referees4.none.fl_str_mv Pinheiro, Felipe Arruda de Araújo
dc.contributor.referees5.none.fl_str_mv Mohan, Madras Viswanathan Gandhi
dc.contributor.referees5Lattes.pt_BR.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/1995273890709490
dc.contributor.author.fl_str_mv Silva, Daniel Borges
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Bezerra, Claudionor Gomes
contributor_str_mv Bezerra, Claudionor Gomes
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
topic CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Cristal fotônico topológico
Estados de borda
Robustez
dc.subject.por.fl_str_mv Cristal fotônico topológico
Estados de borda
Robustez
description Nos últimos anos, a pesquisa em cristais fotônicos topológicos vem ganhando destaque devido à possibilidade de simular efeitos quânticos com eles e as possibilidades de implementação tecnológica em dispositivos cujo fluxo de informação se dá com base na luz. Físicos e engenheiros vêm procurando novos sistemas que apresentam comportamento topológico, assim como vêm buscando entender melhor as características dos sistemas já existentes. Os cristais fotônicos topológicos são materiais artificiais onde as propriedades eletromagnéticas variam periodicamente no espaço e onde possuem o invariante topológico não nulo que pode ser garantido por meio de alguma perturbação no sistema e, como consequência, induzindo o surgimento de uma fase topológica. Nesta tese nós induzimos a fase topológica usando perturbações geométricas em quatro tipos de cristais fotônicos bidimensionais compostos de hastes dielétricas. Nós estudamos redes triangulares com simetria pontual C6 e verificamos que a perturbação abre um gap completo na estrutura de bandas dos sistemas. Verificamos ainda que alguns valores de perturbação levam os sistemas a fases topologicamente não-triviais. Como consequência, notamos a emergência de estados de borda dentro do gap recém aberto. Esses estados apresentam características de pseudospin e são protegidos pela própria topologia do sistema, de modo que eles são bem localizados espacialmente e robustos em relação a desordens e defeitos. Tal robustez significa que a luz transmitida ao longo da interface formada por cristais triviais e nãotriviais irá enfrentar os defeitos sem grandes perdas energéticas, reflexões ou mudanças de fluxo, criando assim um canal coerente para a propagação da luz.
publishDate 2023
dc.date.issued.fl_str_mv 2023-08-25
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2024-03-19T19:26:25Z
dc.date.available.fl_str_mv 2024-03-19T19:26:25Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv SILVA, Daniel Borges. Estados de borda em cristais fotônicos topológicos. Orientador: Dr. Claudionor Gomes Bezerra. 2023. 182f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/57900
identifier_str_mv SILVA, Daniel Borges. Estados de borda em cristais fotônicos topológicos. Orientador: Dr. Claudionor Gomes Bezerra. 2023. 182f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.
url https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/57900
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Rio Grande do Norte
dc.publisher.program.fl_str_mv PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFRN
dc.publisher.country.fl_str_mv Brasil
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Rio Grande do Norte
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFRN
instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
instacron:UFRN
instname_str Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
instacron_str UFRN
institution UFRN
reponame_str Repositório Institucional da UFRN
collection Repositório Institucional da UFRN
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/57900/1/Estadosbordacristais_Silva_2023.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv ef65c09380a4c5358603ab92c95bfa1e
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1797777657035751424

Registros relacionados