Método de matriz de transferencia en sistemas estratificados con aislantes topológicos (2019)
En el marco de la electrodinámica del axion, se examinaron las propiedades electrodinámicas en sistemas estratificados que contienen aislantes topológicos (TI) a través del método de matriz de transferencia. Se obtuvieron los elementos de la matriz de transferencia para una interfaz que separa dos medios con una topología no trivial y para una película compuesta por un aislante topológico. Se mostró que le término topológico induce un acople de los modos de propagación TM (transversal magnético) y TE (transversal eléctrico). Este acople se ve reflejado en la presencia de nuevos términos en la matriz de transferencia, los cuales dependen linealmente del término, αɵ∆ / π (donde α es el coeficiente de estructura fina y ∆ɵ es la diferencia de los parámetros topológicos de los medios involucrados). Demostramos que la presencia de estos nuevos elementos de matriz introduce correcciones del orden de α²~5,32 X 10−5 en los coeficientes de transmisión y reflexión. Además, se da lugar a la transmisión y reflexión de ondas en modo TM a partir de ondas TE incidentes y viceversa. Se demostró que si la película tiene un índice de refracción mayor al índice de refracción del medio que la rodea, aparecen las oscilaciones de Fabry-Perót con una ligera corrección del orden de α² en los picos máximos. Por otro lado, cuando el índice de refracción del medio circundante es mayor, entonces las ondas electromagnéticas atraviesan la película por tunelamiento con la misma corrección de α². Se mostró que en una estructura de doble capa con aislantes topológicos, el porcentaje de energía transmitido en forma de ondas se restringe a intervalos de frecuencia más pequeños al incrementar el espesor de cada capa. Realizamos una extensión del formalismo obtenido a sistemas multicapa con aislantes topológicos, en los cuales se observan intervalos de frecuencia en que la transmisión de ondas puras (transmisión de ondas en modo TM/TE a partir de ondas TM/TE incidentes) es cero. Sin embargo, se muestra que en estos intervalos aparece la transmisión de pequeñas cantidades de energía en forma de ondas mixtas (es decir, transmisión de ondas en modo TM a partir de ondas TE incidentes y viceversa) debido a la introducción del término del axion.