Wissenschaftler brechen die Verbindung zwischen einem Spin-Quantenmaterial und Orbitalzuständen

Bisher Elektronenspins und Orbitale wurden gedacht, um Hand in Hand in einer Klasse von Materialien zu gehen, dass die Eckpfeiler der modernen Informationstechnologie sind; Sie konnte nicht ein schnell, ohne das andere zu ändern ändern. Aber eine Studie am Department of Energy SLAC National Accelerator Laboratory zeigt, dass ein Puls von Laserlicht kann dramatisch die Spin verändert Zustand einer wichtigen Klasse von Materialien während seines Umlauf Zustand intakt bleibt.

Die Ergebnisse legen nahe, einen neuen Weg eine zukünftige Generation von Geräten Logik und Speichern auf Basis von für die Herstellung von „orbitronics“, sagte Lingjia Shen, ein SLAC wissenschaftlichen Mitarbeiter und einer der führenden Forscher für die Studie.

„Was wir in diesem System zu sehen, ist genau das Gegenteil von dem, was den Menschen in der Vergangenheit gesehen haben“, sagte Shen. „Es stellt sich die Möglichkeit, dass wir eines Materials Spin und Orbitalzustände separat steuern können, und die Verwendung Variationen in den Formen der Orbitale als 0 und 1 erforderlich zu machen Berechnungen und Speicherung von Informationen in Computerspeichern.“

Das internationale Forscherteam, geleitet von Joshua Turner, ein SLAC Personal Wissenschaftler und Forscher mit dem Stanford-Institut für Materialien und Energie Science (SIMES), berichteten über ihre Ergebnisse in dieser Woche in Physical Review B Rapid Communications.

Ein faszinierendes, komplexes Material

Das Material, das Team untersucht wurde ein Manganoxid basierende Quantenmaterial als NSMO bekannt, die in extrem dünnen kristallinen Schichten kommt. Es ist schon seit drei Jahrzehnten um und wird in Vorrichtungen verwendet, bei denen Informationen durch die Verwendung eines magnetischen Feldes gespeichert ist, von einem Elektronenspin-Zustand zu einem anderen zu wechseln, ein Verfahren, wie Spintronik bekannt. NSMO ist auch ein vielversprechender Kandidat als für die Herstellung zukünftiger Computer und Speichergeräte auf Basis von Skyrmionen, winzige Teilchen wie Wirbel durch die Magnetfelder von Spinnen Elektronen erzeugt.

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