Odkrycie nieobligowanego materiału: krok ku przyszłości orbitroniki

WarsawNaukowcy z Instytutu Paula Scherrera oraz Instytutów Maxa Plancka dokonali istotnego odkrycia w dziedzinie orbitroniki, które może zwiększyć efektywność energetyczną technologii. Badając chiralne półprzewodniki topologiczne, odkryli istnienie monopoli momentu pędu orbitalnego (OAM). To przełomowe osiągnięcie umożliwia lepsze zrozumienie wcześniej złożonych informacji o tych monopole i może posłużyć praktycznym zastosowaniom w przyszłości.

Orbitronika to nowa technologia, która wykorzystuje ruch elektronów zamiast ich ładunku. Dzięki temu podejściu można zmniejszyć zużycie energii w technologii. Spintronika koncentruje się na spinie elektronów, ale orbitronika oferuje unikalne korzyści, szczególnie przy tworzeniu energooszczędnych urządzeń pamięciowych. Aby orbitronika była skuteczna, potrzebne są materiały, które umożliwiają taki ruch elektronów.

Półmetale topologiczne o chiralnych właściwościach to obiecujące materiały z uwagi na zdolność do wspierania przepływu orbitalnego momentu pędu (OAM) bez konieczności zewnętrznego zasilania. Dzięki temu takie prądy OAM są stabilne i energooszczędne. Kluczowe materiały, takie jak pallad z galu czy platyna z galu, wykazują te korzystne cechy. Zastosowanie tych materiałów może ułatwić tworzenie urządzeń zużywających mniej energii, zachowując jednocześnie wysoką wydajność.

Zobacz również:

Dzisiaj · 15:53

Miliony zagrożone przez zmiany klimatyczne: ryzyko na południowo-wschodnim wybrzeżu Atlantyku rośnie

Badacze zastosowali technikę zwaną dichroizmem kołowym w spektroskopii fotoemisji kątowo-rozdzielczej (CD-ARPES), aby zidentyfikować monopole momentu pędu orbitalnego (OAM) w określonych materiałach. Początkowo sądzono, że CD-ARPES może bezpośrednio mierzyć OAM, ale okazało się to nieprawdziwe. Zauważyli, że wyniki różnią się w zależności od energii fotonów, co pomogło w dopasowaniu wyników eksperymentalnych do przewidywań teoretycznych. Dzięki ostrożnemu podejściu w tym badaniu udało się dokładnie zidentyfikować monopole OAM.

Nowa zdolność badania tekstur OAM może znacząco wpłynąć na rozwój technologii.

• Zwiększona wydajność przechowywania danych.
• Udoskonalone elementy obliczeniowe, które zużywają mniej energii.
• Możliwość personalizacji kierunkowości w urządzeniach.

Chiralne metale półprzewodnikowe o właściwościach topologicznych są włączane do materiałów w celu ulepszenia aplikacji orbitronicznych, co przyczynia się do tworzenia technologii o mniejszym wpływie na środowisko. Orbitronika ma szansę stać się kluczowym elementem innowacji technologicznej, oferując przyjazną dla środowiska ścieżkę przyszłego rozwoju. Badania te tworzą fundament dla naukowców i przemysłu do opracowywania inteligentnych, energooszczędnych urządzeń.