Orbitronica rivoluziona l'efficienza energetica con nuovi materiali

RomeRicercatori dell'Istituto Paul Scherrer e degli Istituti Max Planck hanno fatto una scoperta importante nel campo dell'orbitronica, con potenziali miglioramenti nell'efficienza energetica delle tecnologie. Hanno trovato prove di monopoli di momento angolare orbitale (OAM) studiando semimetalli topologici chirali. Questo avanzamento aiuta a chiarire informazioni precedentemente complesse su questi monopoli e potrebbe portare a usi pratici in futuro.

Orbitronica è una tecnologia innovativa che sfrutta il movimento degli elettroni, anziché la loro carica, per funzionare. Questo approccio potrebbe contribuire a ridurre il consumo energetico nella tecnologia. La spintronica invece si concentra sullo spin degli elettroni, ma l'orbitronica offre vantaggi unici, in particolare per la realizzazione di dispositivi di memoria a basso consumo. Per rendere l'orbitronica operativa, sono necessari materiali che consentano questo tipo di movimento elettronico.

Metalli semimetalli topologici chirali sono materiali promettenti poiché possono sostenere il flusso di momento angolare orbitale (OAM) senza necessitare di input esterni. Ciò rende le «correnti OAM» stabili ed efficienti dal punto di vista energetico. Materiali chiave come palladio con gallio e platino con gallio mostrano queste proprietà vantaggiose. L'uso di questi materiali potrebbe facilitare la creazione di dispositivi che consumano meno energia mantenendo elevate prestazioni.

Scoperta di Monopoli di Momento Angolare Orbitale nei Materiali

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Gli studiosi hanno impiegato una tecnica nota come Dichroismo Circolare nella Spettroscopia di Fotoemissione Risolta in Angolo (CD-ARPES) per scoprire monopoli di momento angolare orbitale (OAM) in alcuni materiali. Inizialmente, si pensava che il CD-ARPES potesse misurare direttamente gli OAM, ma tale ipotesi si è rivelata errata. Hanno poi compreso che i dati si modificano in base alle diverse energie dei fotoni, il che ha permesso di allineare i risultati sperimentali alle previsioni teoriche. L'approccio attento adottato in questo studio ha contribuito a identificare con precisione i monopoli di OAM.

La nuova capacità di esaminare le strutture OAM può avere un grande impatto nello sviluppo tecnologico.

• Ottimizzazione dello spazio di archiviazione dati con maggiore efficienza.
• Elementi di calcolo migliorati che consumano meno energia.
• Possibilità di personalizzare la direzionalità nei dispositivi.

Metalli topologici chirali vengono integrati nei materiali per migliorare le applicazioni orbitroniche, contribuendo a una tecnologia a minore impatto ambientale. Si prevede che l'orbitronica rivestirà un ruolo chiave nell'innovazione tecnologica, offrendo un'opportunità ecologica per i progressi futuri. Questa ricerca costituisce una base per scienziati e industria, al fine di sviluppare dispositivi intelligenti ed efficienti dal punto di vista energetico.