Banbrytande upptäckter inom orbitronik för en energieffektiv framtid

StockholmForskare vid Paul Scherrer-institutet och Max Planck-instituten har gjort en viktig upptäckt inom orbitronik som kan förbättra energieffektiviteten i teknologi. De har hittat bevis för monopoler med orbitalt vinkelmoment genom att studera chirala topologiska halvmetaller. Detta genombrott gör det möjligt att förstå tidigare komplex information om dessa monopoler och kan leda till praktiska tillämpningar i framtiden.

Orbitronics är en ny teknik som utnyttjar elektronernas rörelse snarare än deras laddning. Denna metod kan bidra till att minska energianvändningen inom teknologi. Spintronics är en annan teknik som fokuserar på elektronernas spin, men orbitronics har sina egna fördelar, särskilt när det gäller att skapa energieffektiva minnesenheter. För att göra orbitronics effektivt krävs material som möjliggör denna typ av elektronrörelse.

Kirala topologiska halvmetaller är lovande material eftersom de kan hantera flöden av orbitalt rörelsemängdsmoment (OAM) utan yttre påverkan. Detta gör att OAM-strömmar blir stabila och energieffektiva. Viktiga material såsom palladium kombinerat med gallium och platina med gallium uppvisar dessa fördelaktiga egenskaper. Användningen av dessa material kan underlätta utvecklingen av energisnåla enheter med hög prestanda.

Läs också:

Idag · 20:17

Förhistoriska ekon: älgarnas röster talar från de klippiga konstverken i Finland

Forskare använde en metod kallad cirkulär dikroism i vinkelupplöst fotoemissionsspektroskopi (CD-ARPES) för att upptäcka orbitalt vinkelmoment (OAM) monopoler i vissa material. Till en början trodde de att CD-ARPES kunde mäta OAM direkt, men insåg senare att detta inte var korrekt. De kom fram till att mätdata föränderligt utifrån olika fotonenerginivåer bidrog till att anpassa de experimentella resultaten med teoretiska förutsägelser. Den noggranna metodiken i studien har lett till en korrekt identifiering av OAM-monopoler.

Den nya förmågan att undersöka OAM-texturer kan ha stor påverkan på teknikutvecklingen.

• Förbättrad datalagring med högre effektivitet.
• Förstärkta datorkomponenter som drar mindre ström.
• Möjlighet till anpassad riktning i enheter.

Kirala topologiska halvmetaller integreras i material för att förbättra orbitronikapplikationer, vilket kan bidra till teknik med mindre miljöpåverkan. Orbitronik förväntas bli viktig för teknisk utveckling och erbjuda en hållbar väg för framtida framsteg. Denna forskning skapar en grund för forskare och industrin att utveckla smarta, energibesparande enheter.