Европейские и индийские физики выяснили, что хиральные топологические полуметаллы, новый класс экзотических квантовых материалов, можно использовать для создания так называемой орбитроники — электроники, в которой информация кодируется в характере вращения электрона вокруг ядра атома.
Об этом сообщил Институт Пауля Шеррера (PSI).
"Данные материалы значительно превосходят других кандидатов на роль основы для орбитроники в силу того, что нам не нужно применять внешние стимулы для того, чтобы получить нужный нам "рисунок" орбитального момента — он порождается самими свойствами материала. Это позволит управлять движением орбитальных токов, не создавая для этого специальные условия", — пояснил профессор PSI Михаэль Шюлер, чьи слова приводит пресс-служба института.
Исследователи пришли к такому выводу во время изучения структуры и квантовых характеристик так называемых хиральных топологических полуметаллов — новых квантовых материалов с необычной "спиральной" атомной структурой. Они были открыты швейцарскими физиками в 2019 году и представляют собой одну вариаций топологических полуметаллов — веществ, чья поверхность очень избирательно пропускает через себя ток.
Полуметаллами они называются по той причине, что они пропускают через себя лишь те электроны, чей спин повернут вверх или вниз. Это позволяет использовать их для создания спиновой электроники, в которой информация передается через спины электронов, а не через электрические заряды, что снижает энергопотребление таких устройств и повышает их быстродействие.
В процессе изучения свойств и структуры этих материалов, состоящих из атомов галлия, платины и палладия, физики обнаружили, что их также можно использовать и для хранения информации, закодированной в орбитальных характеристиках электронов. Это возможно благодаря тому, что спиральное расположение атомов внутри этих материалов создает условия для формирования в них особых точек-монополей, откуда орбитальный ток распространяется во всех направлениях схожим образом.
Особенность изученных учеными материалов позволит использовать их для создания орбитальных аналогов спинтроники, движением электронов в которых, а также свойствами этих частиц, можно будет достаточно гибко и легко управлять, меняя структуру материала. Это открывает дорогу для создания новых форм экономичной и быстродействующей электроники, подытожили физики.
