В проектировании электронных устройств, ученые ищут способы, чтобы манипулировать и управлять тремя основными свойствами электронов: их обязанности; их спиновых состояний, которые порождают магнетизма; и очертания нечеткие облака, которые они образуют вокруг ядра атомов, которые называются орбиталями.
До сих пор, спинов электронов и орбиталей были мысли идут рука об руку в класс материалов вот основа основ современных информационных технологий; невозможно быстро изменить одно, не меняя другого. Но исследования по национальной лабораторией Министерства энергетики ускорителе SLAC акселератора показывает, что импульс лазерного света может кардинально изменить спиновое состояние один важный класс материалов, оставляя его орбитальное состояние в целости.
Результаты предполагают новые пути для создания будущего поколения логических и запоминающих устройств на основе «orbitronics», — сказал Lingjia Шен, научно-исследовательский ускорителе SLAC юрист и один из ведущих исследователей для изучения.
«То, что мы видим в этой системе является полной противоположностью того, что люди видели в прошлом», — сказал Шен. «Это поднимает возможность, что мы могли контролировать материала спином и орбитальным государств отдельно, и использовать изменения в формы орбиталей как 0 и 1 нужно производить вычисления и хранения информации в памяти компьютера.»
Международная исследовательская группа, возглавляемая Джошуа Тернер, на ускорителе SLAC научный сотрудник и следователь с Стэнфордского института материалов и энергетических наук (Саймс), представили свои результаты на этой неделе в физический обзор B быстрый коммуникаций.
Интригующий, сложный материал
Материал исследовался был на основе оксида марганца квантового материала, известного как НСМО, которая приходит в очень тонких кристаллических слоев. Это было вокруг в течение трех десятилетий и используется в устройствах, где информация хранится с помощью магнитного поля, чтобы переключиться с одного электронного парамагнитного состояния в другое, метод, известный как спинтроника. НСМО также считается перспективным кандидатом для будущих компьютеров и устройств памяти на основе скирмионы, крошечных частиц-как вихри, созданные магнитные поля вращающихся электронов.
Но этот материал тоже очень сложная, — сказал Йошинори tokura отсутствует, директор Центра развития наук о материалах RIKEN в Японии, который также принимал участие в исследовании.
«В отличие от полупроводников и других привычных материалов, НСМО-квантовое материал которых электроны ведут себя в кооперативе, или они связаны, образом, а не самостоятельно, как они обычно делают,» он сказал. «Это делает его трудно контролировать один аспект поведения электронов, не затрагивая все остальные.»
Одним из распространенных способов исследовать этот тип материала, чтобы поразить его с лазерного света, чтобы увидеть, как ее электронных состояний реагируют на инъекцию энергии. Вот что исследовательская группа сделала здесь. Они наблюдаются реакции материала с рентгеновскими лазерными импульсами от линейного ускорителя когерентного ускорителе SLAC источник света (LCLS).
Один тает, другой не
Что они ожидали увидеть, что упорядоченное моделей спинов электронов и орбиталей в материале будут брошены в полной растерянности, или «растаял», как они впитали импульсов ближнего инфракрасного лазерного света.
Но к их удивлению, растаял только на модели спин, а орбитальных моделей остался нетронутым, Тернер сказал. Нормальной связи между спином и орбитальным государства была совершенно сломлена, он сказал, что это сложная вещь, чтобы сделать в этом типе коррелирует материал и не наблюдались.
Сказал tokura отсутствует», как правило, только крошечное приложение фотовозбуждения разрушает все. Здесь они смогли сохранить состояние электрона, что является наиболее важным для будущих устройств — орбитальное состояние-без повреждений. Это хорошее новое дополнение к науке orbitronics и коррелированные электроны».
Сколько состояний спина электрона включаются в спинтронике, электронов орбитальных состояний может быть включен, чтобы обеспечить подобную функцию. Эти устройства orbitronic может, в теории, работать 10,000 быстрее, чем спинтронных устройств, сказал Шен.
Переключение между двух орбитальных состояний можно достичь, используя короткие всплески терагерцовое излучение, а не магнитное поля, используемые сегодня, он сказал: «объединив два могли бы существенно повысить производительность устройства для применения в будущем.» Команда работаем над тем, чтобы сделать это.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!