Kvantové „tornáda“ by mohli nadefinovať úplne nový druh elektroniky

Vedci v Nemecku vykonali experimenty, ktoré ukazujú, že zotrvačnosť elektrónov môže vytvárať „tornáda“ vo vnútri kvantového polokovu. Analýza správania elektrónov v kvantovom materiáli nazývanom arzenid tantalu odhalila víry. Elektróny sa však nekrútili na fyzickom mieste, ale vytvárali víry v teoretickom priestore známom ako priestor hybnosti, ktorý sa zameriava na ich energiu a smer namiesto polohy. Predtým boli podobné víry pozorované v pozičnom priestore.

^{Zdroj Foto: think-design/Jochen Thamm}

Meraním hybností elektrónov a ich zakreslením do 3D grafu sa odhalil vzor víru. Toto zistenie by mohlo viesť k novému druhu elektroniky nazývanej „orbitronika“, ktorá by na prenos informácií v elektronických obvodoch alebo kvantových počítačoch využívala krútivý pohyb elektrónov a nespoliehala by sa len na ich elektrický náboj.

Výskumný tím z projektu Complexity and Topology in Quantum Matter v Nemecku použil metódu nazvanú uhlovo rozlíšená fotoemisná spektroskopia (angle-resolved photoemission spectroscopy – ARPES). Táto technika umožňuje vedcom pozorovať elektronickú štruktúru v priestore hybnosti tak, že na materiál zasvietia svetlo, extrahujú elektróny a merajú ich energiu a výstupný uhol.

Aby tím potvrdil existenciu kvantových tornád, vytvoril zo svojich meraní 3D model podobne ako pri lekárskej tomografii. Konečným výsledkom je farebný model, ktorý ukazuje veľmi jasnú vírivú štruktúru. Ďalšia práca by mohla viesť nielen k efektívnejšej elektronike, ale aj k úplne novej triede zariadení s názvom orbitronika. Tie by mohli fungovať aj popri ďalšom potenciálnom nástupcovi elektronickej technológie – spintronike, ktorá kóduje informácie v spine elektrónov. Výskum bol publikovaný v časopise Physical Review X.

Zdroj: sciencealert.com.

^{Zdroj Foto: think-design/Jochen Thamm}