Beobachtung des ultraschnellen ballistischen Orbitaltransports - Nature Nanotechnology

Beobachtung des ultraschnellen ballistischen Orbitaltransports – Nature Nanotechnology

Zeitstempel: 7. August 2023 2:00
Quellknoten: 2808398

Während die meisten elektronischen Geräte bisher auf der Ladung oder dem Spin-Freiheitsgrad des Elektrons basieren, können Elektronen auch einen Bahndrehimpuls tragen. Orbitronik (Orbitalelektronik), die sich auf den Bahndrehimpuls des Elektrons konzentriert1ist viel weniger erforscht als das Gebiet der Spintronik, insbesondere bei Terahertz-Frequenzen (THz).2,3. Allerdings verspricht die Orbitronik in vielen Materialien einen Informationstransfer mit höherer Dichte über längere Distanzen, als dies mit Spinströmen möglich wäre. Darüber hinaus wird der Bahndrehimpuls des Elektrons genutzt L bietet deutliche Vorteile: (1) Der Orbitalstrom ist eine aus Bloch-Zuständen hervorgehende Eigenschaft in einem Festkörper, der aus vielen Atomen besteht, und daher kann der Orbitaldrehimpulstransfer beliebig groß sein1, wohingegen der Spindrehimpuls S eines Elektrons ist begrenzt auf (frac{1}{2}hslash). Dies kann den effizienten Transport und die Kontrolle von Informationen in spintronischen Geräten behindern. (2) Die Umwandlung des Bahndrehimpulses in Ladungsströme beruht nicht auf der Spin-Bahn-Kopplung, was darauf hindeutet, dass möglicherweise viel mehr Materialien für die Verbindung von drehimpulsbasierten Geräten mit ladungsbasierten Geräten genutzt werden könnten4. Trotz dieser Vorteile war es experimentell schwierig, eindeutig zu unterscheiden L und S Transport und deren Umwandlung in Ladeströme. Darüber hinaus war unklar, ob L Der Transport könnte ähnlich genutzt werden S Transport in ultraschnellen Zeitskalen, was möglicherweise zu effizienten THz-Geräten führt5,6.

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