a）轨道霍尔效应示意图。充电电流j产生横向轨道电流，导致样品表面的轨道积聚。（b）利用纵向MOKE探测面内轨道堆积的测量装置。学分：物理评论快报（年）。DOI：10./PhysRevLett..
在一项新的突破中，研究人员使用了一种新技术来确认以前未检测到的物理现象，该现象可用于改善下一代计算机设备的数据存储。
自旋电子记忆，就像一些高科技计算机和卫星中使用的记忆一样，利用电子固有角动量产生的磁性状态来存储和读取信息。根据其物理运动，电子的自旋产生磁电流。这被称为“自旋霍尔效应”，在磁性材料的许多不同领域都有关键应用，从低功率电子学到基础量子力学。
最近，科学家们发现电子也能够通过第二种运动发电：轨道角动量，类似于地球围绕太阳旋转的方式。这被称为“轨道霍尔效应”，该研究的合著者，俄亥俄州立大学物理学教授RolandKawakami说。
理论家预测，通过使用轻过渡金属（具有弱自旋霍尔电流的材料），轨道霍尔效应产生的磁电流将更容易发现与它们一起流动的磁流。到目前为止，直接检测这样的东西一直是一个挑战，但由物理学研究生IgorLyalin领导的这项研究今天发表在《物理评论快报》杂志上，展示了一种观察这种效应的方法。
“几十年来，人们不断发现各种霍尔效应，”川上说。“但这些轨道电流的想法确实是一个全新的想法。困难在于它们与典型重金属中的自旋电流混合在一起，很难区分它们。
相反，Kawakami的团队通过将偏振光（在这种情况下为激光）反射到轻金属铬的各种薄膜上来探测金属原子的潜在轨道角动量，从而证明了轨道霍尔效应。经过近一年的艰苦测量，研究人员能够检测到清晰的磁光信号，该信号表明聚集在薄膜一端的电子表现出强烈的轨道霍尔效应特征。
这种成功的检测可能会对未来的自旋电子学应用产生巨大的影响，Kawakami说。
“自旋电子学的概念已经存在了大约25年左右，虽然它对各种存储器应用真的很好，但现在人们正试图走得更远，”他说。“现在，该领域最大的目标之一是减少能源消耗，因为这是提高性能的限制因素。
降低未来磁性材料运行良好的总能量可能会降低功耗、提高速度和提高可靠性，并有助于延长技术的使用寿命。从长远来看，利用轨道电流而不是自旋电流可以节省时间和金钱，Kawakami说。
注意到这项研究开辟了一条了解这些奇怪的物理现象如何在其他种类的金属中出现的方法，研究人员表示，他们希望继续深入研究自旋霍尔效应和轨道霍尔效应之间的复杂联系。
更多信息：伊戈尔·莱亚林等人，铬中轨道霍尔效应的磁光检测，《物理评论快报》（年）。DOI：10./PhysRevLett..
