.Quantum Twist: Orbitronics Emerges As Energy-Efficient Tech of Tomorrow
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양자 트위스트: 오비트로닉스가 미래의 에너지 효율적 기술로 부상하다
Miriam Arrell, Paul Scherrer Institute 제공2024년 9월 27일 궤도 각운동량의 오비트로닉스 모노폴 궤도 각운동량(OAM)의 모노폴은 궤도전자공학에 대한 유혹적인 전망인데, OAM은 모든 방향에서 균일하기 때문입니다. 이는 정보 흐름이 어느 방향으로든 생성될 수 있다는 것을 의미합니다. 출처: Paul Scherrer Institute / Monika Bletry
궤도 각운동량 모노폴의 발견은 전자공학에 비해 에너지 효율성이 높은 대안인 오비트로닉스라는 새로운 분야에 활력을 불어넣습니다. 궤도 각운동량 모노폴은 전통적인 전자공학에 대한 잠재적인 에너지 효율적인 대안인 궤도전자공학이라는 새로운 분야에 주요한 실질적 이점을 제공하기 때문에 큰 이론적 관심의 대상이 되어 왔습니다. 이제, 그 존재는 Paul Scherrer Institute PSI의 Swiss Light Source SLS 에서 견고한 이론과 실험을 결합하여 입증되었습니다 . 전자공학에서 오비트로닉스까지 데이터 전송을 위해 전자의 전하에 의존하는 전자 기술과 달리, 친환경 기술의 다음 물결은 대체 전자 속성을 사용하여 정보를 처리할 수 있습니다. 최근까지 다른 유형의 '트로닉스'에 대한 주요 경쟁자는 스핀트로닉스였습니다. 여기서 전자의 스핀은 정보를 전송하는 데 사용되는 속성입니다.
연구자들은 또한 원자핵을 공전하는 전자의 궤도 각운동량(OAM)을 사용할 가능성을 탐구하고 있습니다. 이는 오비트로닉스로 알려진 새로운 분야입니다. 이 분야는 메모리 장치에 큰 희망을 안겨줍니다. 특히 상대적으로 작은 전하 전류로 큰 자화를 생성할 수 있기 때문에 에너지 효율적인 장치로 이어질 수 있습니다. 이제 백만 달러짜리 질문은 오비트로닉스의 전제 조건인 OAM 흐름을 생성하는 데 적합한 재료를 식별하는 것입니다.
카이랄 토폴로지 반금속: 오비트로닉스에 자연스럽게 적합 이제 독일 할레와 드레스덴에 있는 Paul Scherrer Institute PSI와 Max Planck Institutes의 과학자들이 이끄는 국제 연구팀은 2019년 PSI에서 발견한 새로운 종류의 재료 인 카이랄 토폴로지 반금속이 OAM 전류를 생성하는 데 매우 실용적인 선택이 되는 특성을 가지고 있음을 보여주었습니다. 이 발견은 오늘(9월 27일) 저널 Nature Physics 에 게재되었습니다 .
오비트로닉스에 적합한 소재를 찾는 과정에서 티타늄과 같은 기존 소재를 사용하여 이미 한 단계 발전했습니다. 그러나 5년 전에 발견된 이후로 키랄 토폴로지 반금속은 흥미로운 경쟁자가 되었습니다. 이러한 소재는 나선형 원자 구조를 가지고 있어 DNA 이중 나선과 같은 자연스러운 '핸디드니스'를 제공하며 자연스럽게 OAM의 패턴이나 질감을 부여하여 흐름을 가능하게 할 수 있습니다. OAM 모노폴의 잠재력 공개 "이것은 OAM 텍스처를 얻기 위해 외부 자극을 가할 필요가 없기 때문에 다른 재료에 상당한 이점을 제공합니다. 이는 재료의 본질적인 속성입니다." PSI의 과학 컴퓨팅, 이론 및 데이터 센터의 그룹 리더이자 최근 연구를 공동으로 이끈 프리부르 대학교의 물리학 조교수인 Michael Schüler가 설명합니다.
"이것은 특별한 조건 없이도 안정적이고 효율적인 OAM 전류를 만드는 것을 더 쉽게 만들 수 있습니다." OAM 모노폴 감지의 과제와 발전 연구자들을 사로잡은 키랄 위상 반금속에서 가정된 특정 OAM 텍스처가 하나 있습니다. 바로 OAM 단극체입니다. 이 단극체에서 OAM은 중심점에서 바깥쪽으로 방사되는데, 마치 공 모양으로 말려진 겁먹은 고슴도치의 가시와 같습니다. 이러한 단극자가 그렇게 유혹적인 이유는 OAM이 모든 방향에서 균일하기 때문입니다. 즉, 등방성입니다. Schüler는 "이것은 매우 유용한 속성으로, OAM 흐름이 어느 방향으로든 생성될 수 있다는 것을 의미합니다."라고 말합니다.
하지만 오비트로닉스에 대한 OAM 모노폴의 매력에도 불구하고, 이 최신 연구가 있기 전까지는 이는 이론적인 꿈으로만 남아 있었습니다. 고슴도치는 이론과 실험 사이에 숨어 있습니다 실험적으로 관찰하기 위해, 희망은 싱크로트론 광원에서 나온 원형 편광 X선을 사용하는 CD-ARPES(Circular Dichroism in Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy)로 알려진 기술에 있었습니다. 그러나 이론과 실험 사이의 간극은 과거에 연구자들이 데이터를 해석하는 것을 방해했습니다. Schüler는 "연구자들은 데이터를 가지고 있었을지 모르지만, OAM 단극에 대한 증거는 그 안에 묻혀 있었습니다."라고 말합니다. ARPES에서 빛은 물질에 비추어 전자를 방출합니다. 방출된 전자의 각도와 에너지는 물질의 전자 구조에 대한 정보를 보여줍니다. CD-ARPES에서 입사광은 원형 편광됩니다. "원형 편광광을 사용하면 OAM에 정비례하는 것을 측정한다는 것이 자연스러운 가정입니다."라고 Schüler는 설명합니다.
"문제는, 우리 연구에서 보여주듯이, 이것이 다소 순진한 가정이라는 것입니다. 실제로는 훨씬 더 복잡합니다." OAM 탐지 기술에 대한 새로운 통찰력 Schüler와 동료들은 그들의 연구에서 Swiss Light Source SLS에서 두 가지 유형의 키랄 위상 반금속을 조사했습니다. 팔라듐과 갈륨 또는 백금과 갈륨으로 만들어진 것입니다. 복잡한 CD-ARPES 데이터 망에 숨겨진 OAM 텍스처를 밝히기로 결심한 팀은 엄격한 이론으로 모든 가정에 도전했습니다. 그런 다음 그들은 광자 에너지를 변화시키는 특이하고 중요한 추가 실험 단계를 수행했습니다 . "처음에는 데이터가 말이 안 됐어요. 신호가 사방에서 바뀌는 것 같았어요."라고 Schüler는 말합니다.
CD-ARPES 데이터에서 OAM 계산을 복잡하게 만드는 다양한 기여를 꼼꼼히 분석한 결과, CD-ARPES 신호는 이전에 믿었던 것처럼 OAM에 직접 비례하지 않고 광자 에너지가 변함에 따라 단극자 주위를 회전한다는 것을 밝혔습니다. 이런 식으로 그들은 이론과 실험 사이의 격차를 메우고 OAM 단극자의 존재를 증명했습니다. 오비트로닉스 연구의 미래 방향 OAM 단극자를 정확하게 시각화하는 능력을 무장한 Schüler와 동료들은 단극자의 극성(OAM의 스파이크가 안쪽을 가리키든 바깥쪽을 가리키든)이 거울상 키랄성을 가진 결정을 사용하여 반전될 수 있음을 보여주었습니다. Schüler는 "이것은 매우 유용한 속성인데, 궤도 전자 장치가 잠재적으로 다른 방향성을 가질 수 있기 때문입니다."라고 말합니다. 이제 이론과 실험이 마침내 통합되어 광범위한 연구 커뮤니티에서는 다양한 재료에서 OAM 텍스처를 탐구하고 오비트로닉스에 대한 응용 프로그램을 최적화할 수 있는 수단을 갖추게 되었습니다.
참고문헌: “카이랄 토폴로지 반금속의 제어 가능한 궤도 각운동량 단극자” 2024년 9월 27일, Nature Physics. DOI: 10.1038/s41567-024-02655-1
https://scitechdaily.com/quantum-twist-orbitronics-emerges-as-energy-efficient-tech-of-tomorrow/
mssoms 메모 2409280537
나의 기존의 착상식 모델링이 새로히 등장하는 양자 트위스트, 미래의 에너지 효율적 기술로 부상하는 오비트로닉스의 실체를 보여줄 수 있을듯 하다. 허허.
문제는, 늘 메모링에서 보여주듯이, 이것이 다소 순진한 가정이라는 것이다. 실제로는 훨씬 더 복잡하다.
소스1.편집
1.궤도 각운동량(OAM)의 모노폴은 궤도전자공학에 대한 유혹적인 전망인데, OAM은 모든 방향에서 균일하기 때문이다. 이는 정보 흐름이 어느 방향으로든 생성될 수 있다는 것을 의미한다.
ㅡqpeoms의 사이드 값을 구체의 지름으로 모델링한 모습을 연상 시킨다.
2.연구팀은 2019년 PSI에서 발견한 새로운 종류의 재료 인 카이랄 토폴로지 반금속이 OAM 전류를 생성하는 데 매우 실용적인 선택이 되는 특성을 가지고 있음을 보여주었다.
오비트로닉스에 적합한 소재를 찾는 과정에서 티타늄과 같은 기존 소재를 사용하여 이미 한 단계 발전했다. 그러나 5년 전에 발견된 이후로 키랄 토폴로지 반금속은 흥미로운 경쟁자가 되었다. 이러한 소재는 나선형 원자 구조를 가지고 있어 DNA 이중 나선과 같은 자연스러운 '핸디드니스'를 제공하며 자연스럽게 OAM의 패턴이나 질감을 부여하여 흐름을 가능하게 할 수 있다.
ㅡ키랄 토폴로지 반금속성 오비트닉스는 나의 oms.vix.ain의 메타구조를 연상 시킨다. 반금속이며 반물질적이다. 키랄 선대칭구조를 지녔고 위상적인 궤도체에 omsful을 완성한다. 어허.
3.OAM 모노폴의 잠재력 공개
"이것은 OAM 텍스처를 얻기 위해 외부 자극을 가할 필요가 없기 때문에 다른 재료에 상당한 이점을 제공한다. 이는 재료의 본질적인 속성이다. 이것은 특별한 조건 없이도 안정적이고 효율적인 OAM 전류를 만드는 것을 더 쉽게 만들 수 있다.
ㅡ키랄구조 트위스트 oms.vix.ain은 외부의 자극없이 스스로 내부에서 만들어 큐비퍼즐처럼 같은 색깔을 외부에 full의 값을 제시한다. 그런데 한색깔이다? 검정과 흰색 두개 뿐이였거나 어허. 물론 6종류의 전형적인 큐빅퍼즐이 나타난다.
4.OAM 모노폴 감지의 과제와 발전
연구자들을 사로잡은 키랄 위상 반금속에서 가정된 특정 OAM 텍스처가 하나 있다. 바로 OAM 단극체이다. 이 단극체에서 OAM은 중심점에서 바깥쪽으로 방사되는데, 마치 공 모양으로 말려진 겁먹은 고슴도치의 가시와 같다. 이러한 단극자가 그렇게 유혹적인 이유는 OAM이 모든 방향에서 균일하기 때문이다. 즉, 등방성이다. 이것은 매우 유용한 속성으로, OAM 흐름이 어느 방향으로든 생성될 수 있다는 것을 의미한다.
ㅡqpeoms의 각변과 대각선의 값은 고슴도치의 가시처럼 모든? xyzz' 방향에서 동일하다. 이를 구체의 표면에 놓으면 고슴도치의 가시처럼 몸체로 향한 완전구체의 지름값이다.
5.ARPES에서 빛은 물질에 비추어 전자를 방출한다. 방출된 전자의 각도와 에너지는 물질의 전자 구조에 대한 정보를 보여줍니다. CD-ARPES에서 입사광은 원형 편광된다.
원형 편광광을 사용하면 OAM에 정비례하는 것을 측정한다는 것이 자연스러운 가정이다. 문제는, 우리 연구에서 보여주듯이, 이것이 다소 순진한 가정이라는 것이다. 실제로는 훨씬 더 복잡하다. 그들은 광자 에너지를 변화시키는 특이하고 중요한 추가 실험 단계를 수행했습니다. 광자 에너지가 변함에 따라 단극자 주위를 회전한다는 것을 밝혔다. 이런 식으로 그들은 이론과 실험 사이의 격차를 메우고 OAM 단극자의 존재를 증명했다.
6.오비트로닉스 연구의 미래 방향
OAM 단극자를 정확하게 시각화하는 능력을 무장한 Schüler와 동료들은 단극자의 극성(OAM의 스파이크가 안쪽을 가리키든 바깥쪽을 가리키든)이 거울상 키랄성을 가진 결정을 사용하여 반전될 수 있음을 보여주었다. 이것은 매우 유용한 속성인데, 궤도 전자 장치가 잠재적으로 다른 방향성을 가질 수 있기 때문이다.
mssoms memo 2409280537
My existing conceptual modeling seems to be able to show the reality of newly emerging quantum twist, orbitronics, which is emerging as an energy-efficient technology of the future. Hehe.
The problem is, as always shown in memoing, that this is a somewhat naive assumption. In reality, it is much more complicated.
Source 1. Edit
1. The monopole of orbital angular momentum (OAM) is an attractive prospect for orbital electronics, because OAM is uniform in all directions. This means that information flow can be generated in any direction.
ㅡ It is reminiscent of modeling the side values of qpeoms as the diameter of a sphere.
2. The research team showed that a new class of materials, chiral topological semimetals, discovered at PSI in 2019, have properties that make them a very practical choice for generating OAM currents.
In the process of finding materials suitable for orbitronics, we have already made one step forward using existing materials such as titanium. However, since their discovery five years ago, chiral topological semimetals have become an interesting contender. These materials have a helical atomic structure, which provides a natural 'handiness' like the DNA double helix, and can naturally impart OAM patterns or textures to enable flow.
- Chiral topological semimetal orbitics remind me of my oms.vix.ain metastructure. It is semimetallic and antimaterial. It has chiral asymmetric structure and completes omsful in topological orbitals. Ugh.
3. Unveiling the potential of OAM monopole
"This provides a significant advantage over other materials because it does not require external stimulation to obtain OAM textures. This is an intrinsic property of the material. This makes it easier to create stable and efficient OAM currents without special conditions.
ㅡThe chiral structure twist oms.vix.ain creates itself internally without external stimulation and presents the same color as a cubic puzzle to the outside with a full value. But is it one color? It was only black and white, or what? Of course, six types of typical cubic puzzles appear.
4. Challenges and developments in OAM monopole detection
There is one specific OAM texture postulated in chiral topological semimetals that has captivated researchers. It is the OAM monopole. In this monopole, the OAM radiates outward from the center point, like the spines of a scared hedgehog curled into a ball. The reason why such monopoles are so tempting is that the OAM is uniform in all directions, i.e. isotropic. This is a very useful property, and the OAM This means that the flow can be generated in any direction.
The values of the sides and diagonals of ㅡqpeoms are the same in all? xyzz' directions, like the spines of a hedgehog. If this were placed on the surface of a sphere, it would be the diameter of a perfect sphere facing the body like the spines of a hedgehog.
5. In ARPES, light is incident on a material and emits electrons. The angle and energy of the emitted electrons reveal information about the electronic structure of the material. In CD-ARPES, the incident light is circularly polarized.
It is a natural assumption that with circularly polarized light, we measure something that is directly proportional to OAM. The problem, as our study shows, is that this is a rather naive assumption. In reality, it is much more complicated.
They performed a special and important additional experimental step of varying the photon energy. They showed that as the photon energy changes, it rotates around the monopole. In this way, they bridged the gap between theory and experiment and proved the existence of OAM monopoles.
6. Future directions in orbital research
Armed with the ability to precisely visualize OAM monopoles, Schüler and The colleagues showed that the polarity of the monopole (whether the OAM spike points inward or outward) can be reversed using a crystal with mirror-image chirality. This is a very useful property, since orbital electrons could potentially have different orientations.
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