Новый подход в орбитронике может ускорить электронику и снизить энергопотребление, отказавшись от сложных магнитных материалов
Ученые из Северной Каролины и Университета Юты предложили новый способ управления электронами с помощью хиральных фононов. Это открытие устраняет необходимость в магнитных материалах и может сделать электронику быстрее и энергоэффективнее.
Орбитроника — направление, изучающее использование орбитального углового момента электронов для хранения и обработки информации. Традиционно для управления этим движением требовались магнитные материалы, такие как железо, которые дороги и сложны в масштабировании. Новое исследование предлагает альтернативу: использование хиральных фононов.
Хиральные фононы — «коллективные вибрации атомов» в кристаллах с хиральной структурой, таких как α-кварц. Эти вибрации движутся по спирали, передавая орбитальный угловой момент электронам. Впервые учёные продемонстрировали, что этот процесс возможен в немагнитных материалах.
В ходе экспериментов использовали α-кварц, чтобы выровнять хиральные фононы и передать их движение электронам. Это создало поток орбитального углового момента, который учёные назвали «орбитальным эффектом Зеебека». Для измерения эффекта они нанесли слои металлов (вольфрама и титана) на поверхность кварца, что позволило преобразовать орбитальное движение в электрический сигнал.
Этот подход не ограничивается кварцем. Он может быть применён к другим хиральным материалам, таким как теллур, селен и перовскиты. Метод требует меньше материалов и позволяет орбитальному движению сохраняться дольше, что делает его перспективным для создания энергоэффективных устройств.
«Хиральные фононы дают нам новые рычаги управления электронами, что может привести к революции в электронике», — отметил Рикард Бодин, соавтор исследования. Учёные надеются, что результат работы станет основой для новых технологий, которые изменят подход к обработке данных и созданию устройств.