近日，我校光电学院青年教师韩凝以共同第一作者身份在Science子刊《Science Advances》上发表了题为“Photonic antiferromagnetic topological insulator with a single surface Dirac cone”研究文章，我校光电学院为论文合作单位。

反铁磁拓扑绝缘体的典型特征是在特定表面上支持单表面狄拉克锥，该表面满足由时间反演操作和半晶格滑移构成的联合对称性。然而，在电子系统中，对单表面狄拉克锥的直接观测较为困难。在这项工作中，研究团队提出了实现三维光子反铁磁拓扑绝缘体的理论和实验方案。通过数值仿真、构建紧束缚模型、实验测量，研究团队证明了三维光子反铁磁拓扑绝缘体的拓扑非平庸特性以及体-边对应关系，并直接观测到单表面狄拉克锥。通过引入随机磁性扰动，研究团队证明了单狄拉克锥表面态的强鲁棒性。所提出的三维光子反铁磁拓扑绝缘体受到时间反演对称操作和半晶格滑移操作构成的联合对称性保护，因此可被看作拓扑晶体绝缘体。在表面狄拉克锥的数目方面，所实现的三维光子反铁磁拓扑绝缘体也可被视作强拓扑绝缘体首次在光子系统的模拟。此外，该工作所设计三维光子反铁磁拓扑绝缘体可通过使用非线性或旋磁材料推广到更高的频率，如太赫兹和光频段。研究思路也可应用于其他玻色系统，如声子、磁子和极化子。在应用方面，基于单狄拉克锥表面态的拓扑表面波导能够有效解决传统表面电磁波波导易被无序和缺陷等散射或局域这一关键问题，实现高容量的电磁输运。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adu6230