Examinando por Autor "Rojas Vallecilla, David Fernando"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Método de matriz de transferencia en sistemas estratificados con aislantes topológicos
    (Universidad del Valle, 2019) Rojas Vallecilla, David Fernando; Granada Echeverri, Juan Carlos
    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.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Propiedades elasto-electrodinámicas en aislantes topológicos
    (Universidad del Valle, 2024) Rojas Vallecilla, David Fernando; Granada, Juan Carlos
    En el presente trabajo se investigan los efectos elasto-electrodinámicos que surgen en sistemas que tienen una topológica no trivial y al mismo tiempo exhiben propiedades piezoeléctricas. En el marco de la electrodinámica del axion y con ayuda del formalismo de la teoría de la elasticidad se propone una acción para describir la respuesta elasto-electrodinámica de un aislante topológico piezoeléctrico. Demostramos que las polarizaciones asociadas a las deformaciones del material y a los estados superficiales que caracterizan el aislante topológico reestructuran las ecuaciones de Maxwell-Lorentz y las relaciones constitutivas. Esto se manifiesta en un acoplamiento entre los campos elásticos y electrodinámicos que involucran efectos magnetoeléctricos. Se muestra a detalle como las ecuaciones de movimiento que describen el comportamiento de los modos superficiales de Bleustein-Gulyaev (B-G) se reestructuran al considerar las propiedades topológicas en cristales piezoeléctricos que pertenecen a la clase 𝐶6𝑣. Se observa que las propiedades topológicas introducen una corrección de segundo orden en la constante de estructura fina 𝛼 sobre el factor de acople electromecánico del material. Por otro parte, se demuestra que las ecuaciones características que describen los modos guiados piezoeléctricos electro elásticos antisimétricos y simétricos que aparecen en una placa piezoeléctrica 𝐶6𝑣 de aislante topológico, también experimentan la misma corrección. Se encuentra que, para un orden dado del modo guiado, el cambio de frecuencia que induce la corrección topológica se incrementa con el vector de onda, mientras que, para un valor dado del vector de onda, el cambio de frecuencia correspondiente aumenta con el orden del modo guiado. Adicionalmente, realizamos una extensión de todo este formalismo para estudiar el comportamiento de las ondas B-G en un cristal piezoeléctrico semi-infinito de aislante topológico en contacto con líquidos viscosos. Encontramos que la corrección que introducen las propiedades topológicas en la velocidad de fase y la atenuación de estas ondas crece con la frecuencia y decrece con la viscosidad del líquido.