发现和理论描述物质的新量子态，是维尔茨堡朱利叶斯-马克西米利安大学理论凝聚态物理教授罗尼·托马莱的主要研究目标，并为一种新的物理现象发展一种理论，然后激发新的实验，寻求这种效应，这是理论物理学家实践中最重要的时刻之一。在理想情况下，这样的效果甚至会释放意想不到的技术潜力。所有这些都与托马莱现在与罗斯托克大学亚历山大·沙梅特教授的光学实验小组，一起进行的一个项目结合在一起。
其项目研究“光学漏斗”成果现已发表在《科学》期刊上，研究已经设法实现了一种称之为‘光漏斗’的效果，通过这种新的效应，10公里光纤中的光可以聚集在导线中一个特定的选择点。这一现象背后的机制，是托马莱在2019年为其贡献了相关理论工作的所谓“非厄米特皮肤效应”(Non-Hermitian Skin Effect)。具体地说，托马莱的研究使人们能够理解由物质拓扑态设置框架中的集肤效应，拓扑物质已发展成为当代物理学最具活力的研究领域之一。
01拓扑学研究
在维尔茨堡，该领域由戈特弗里德·兰德韦尔和克劳斯·冯·克利津(诺贝尔奖获得者1985年)的半导体研究开创，在过去的十年里，劳伦斯·W·莫伦坎普(Laurens W.Molenkamp)继续了这一研究。“拓扑”一词源于古希腊语中的“研究”和“地点”，它最初是一门以数学为主的学科，现在已经广泛传播到物理领域，包括光学。它们与其他合成物质平台一起，形成了一个更广泛的方向，即拓扑超材料，研究人员期待着未来的根本性技术创新。
在这里，物理学家并不完全求助于自然给出的材料和化学成分。相反，开发了由量身定做的人工自由度组成的新合成晶体。关于研究开发的光漏斗，所选择的平台是沿着光纤传导光，但同时允许详细的空间分辨操作的光纤。漏斗实现的光积累，可能是提高光学探测器灵敏度的基础，从而实现前所未有的光学应用。然而，光漏斗只是个开始，在这个阶段，研究人员已经在研究拓扑光子学领域的许多新想法及其潜在的技术应用。
02高灵敏度光学探测器
托马莱教授坚信，维尔茨堡为追求这一研究方向提供了极好的环境。这一点在联合授予伍兹堡分校和德累斯顿分校的卓越集群“ct-qmat”中得到了体现。“ct-qmat”研究的一个主要支柱是围绕合成拓扑物质展开，这一点得到了维尔茨堡托马莱教授所做研究的有力支持。位于罗斯托克的亚历山大·沙梅特周围的研究团队被有机地整合到“ct-qmat.”中，展示了这种卓越集群对尖端研究的刺激影响。
