Dissertação
Study of topological Weyl points in metamaterials EVALUATED
Um dos principais objectivos da Fotónica é a manipulação eficiente e robusta da luz. A Fotónica Topológica oferece um caminho na direcção deste objectivo ao realizar modos electromagnéticos com propagação protegida. Recentemente, e inspirado pelo sucesso dos materiais topológicos, onde a propagação de electrões é resistente contra uma variedade de defeitos e desordem, adveio bastante interesse em modos fotónicos topológicos. Nesta tese, nós estudamos dois sistemas fotónicos: um metamaterial quiral recícproco consistente duma matriz de fios metálicos com a forma de helicoidais elípticas; e um plasma magnetizado que é um material contínuo existente na natureza. Ambas estas estruturas exibem pontos Weyl que são degenerações topológicas de bandas em 3 dimensões e que emergem no cruzamento linear entre modos plasmónicos longitudinais e modos transversos. Primeiramente, analisamos como a dispersão espacial, um fenómeno presente nestes materiais, afecta o aparecimento destas degenerações lineares tridimensionais. Seguidamente, as propriedades topológicas de um plasma magnetizado são caracterizadas por um método de primeiros princípios. Especificamente, um formalismo que emprega a função de Green fotónica é utilizada para estudar a influência de degenerações de Weyl na topologia dum espaço de vector de onda tridimensional e calculamos as suas cargas topológicas. Aplicam-se duas regularizações diferentes para obter invariantes topológicos bem definidos: introduz-se o efeito da difusão de cargas devido às interacções repulsivas entre electrões; e aplica-se um corte completo do vector de onda. Com a nossa abordagem, somos capazes de calcular a carga topológica de pontos Weyl em metamateriais duma maneira computacionalmente eficiente.
novembro 14, 2022, 16:0
Publicação
Obra sujeita a Direitos de Autor
Orientação
ORIENTADOR
Mário Gonçalo Mestre Veríssimo Silveirinha
Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)
Professor Associado