密歇根大学物理系研究团队近日在《物理评论X》发表研究成果，揭示了一类被称为拓扑绝缘体的光学材料具有比预期更广泛的设计可能性。这项发现有望为未来激光器、探测器和成像设备等光学技术的发展提供更多材料选择。

研究团队通过对称性分析和计算机模拟发现，多种光子晶体结构均可实现具有单向光传输特性的拓扑绝缘体。主要作者谢欣表示："这为构建更强大的光子技术基础迈出了重要一步。"该研究突破了传统认为这类材料设计空间有限的认知。

传统拓扑绝缘体研究主要依赖外部磁场诱导特性，而密歇根团队探索了不依赖磁场的替代方案。资深作者邓辉教授指出："我们的方法能实现更大的带隙，更好地保护边缘导电态。"模拟显示，某些常见光子晶体结构结合二维材料即可形成性能优异的极化子陈绝缘体。

"最令人惊讶的是，所需能带结构实际上非常普遍，"谢欣补充道。研究人员预测，实验制备的样品可能实现比现有记录高约100倍的带隙，这将显著提升光学器件性能。团队下一步计划将模拟结果转化为实际样品。

更多信息： Xin Xie 等，《超越狄拉克锥的二维光子晶体中的极化子陈带》，《物理评论 X》(2025 年)。期刊信息： Physical Review X