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量子扭曲：轨道电子学成为未来节能技术

2024-09-30 10:45:34 生活来源：

导读轨道角动量单极子的发现推动了轨道电子学这一节能电子产品替代品的新兴领域的发展。轨道角动量单极子一直是理论界关注的焦点，因为它们为新...

轨道角动量单极子的发现推动了轨道电子学这一节能电子产品替代品的新兴领域的发展。

轨道角动量单极子一直是理论界关注的焦点，因为它们为新兴的轨道电子学领域提供了巨大的实际优势，轨道电子学是传统电子学的潜在节能替代品。现在，通过坚实的理论和保罗谢尔研究所 (PSI)瑞士光源SLS的实验，证明了它们的存在。

从电子产品到轨道电子学

与依靠电子电荷进行数据传输的电子学不同，下一波环保技术可以利用替代电子特性来处理信息。直到最近，另一种“电子学”的主要竞争者一直是自旋电子学。在这里，电子的自旋是用于传输信息的属性。

研究人员还在探索利用绕原子核旋转的电子的轨道角动量 (OAM) 的可能性：这是一个新兴领域，称为轨道电子学。该领域对存储设备有着巨大的前景，特别是因为可以用相对较小的电荷电流产生较大的磁化强度，从而实现节能设备。现在价值百万美元的问题是找到合适的材料来产生 OAM 流，这是轨道电子学的先决条件。

手性拓扑半金属：轨道电子学的天然替代品

现在，由保罗谢尔研究所(PSI)和德国哈雷和德累斯顿马克斯普朗克研究所的科学家领导的国际研究小组已经证明，手性拓扑半金属(PSI 于 2019 年发现的一类新材料)具有使其成为产生 OAM 电流的非常实用的选择的特性。该发现于今天(9 月 27 日)发表在《自然物理》杂志上。

在寻找适合轨道电子学的材料方面，钛等传统材料已经取得了进展。然而，自五年前发现以来，手性拓扑半金属已成为一个有趣的竞争者。这些材料具有螺旋原子结构，这使其具有像DNA双螺旋一样的自然“手性”，并且可以自然地赋予它们 OAM 的图案或纹理，使其能够流动。

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