Οι επιστήμονες ανακαλύπτουν πώς η δέσμη φωτονίων μπορεί να αναστρέψει την πόλωση περιστροφής των ηλεκτρονίων που εκπέμπονται από τοπολογικό μονωτήρα
Οι τοπολογικοί μονωτές είναι μια κατηγορία υλικών που έχουν προσελκύσει μεγάλο ενδιαφέρον τα τελευταία χρόνια λόγω των ασυνήθιστων ηλεκτρονικών ιδιοτήτων τους. Ένα από τα πιο εντυπωσιακά χαρακτηριστικά των τοπολογικών μονωτών είναι η ικανότητά τους να φιλοξενούν τις επιφανειακές καταστάσεις που προστατεύονται από την τοπολογία, πράγμα που σημαίνει ότι δεν μπορούν να καταστραφούν από διαταραχές ή ακαθαρσίες. Αυτές οι επιφανειακές καταστάσεις έχουν μια σειρά από ασυνήθιστες ιδιότητες, συμπεριλαμβανομένης της ικανότητας διεξαγωγής ηλεκτρικής ενέργειας χωρίς καμία αντίσταση και την ικανότητα να εκπέμπουν ηλεκτρόνια με συγκεκριμένη πόλωση περιστροφής.
Σε μια νέα μελέτη, οι επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Berkeley, ανακάλυψαν πώς να χρησιμοποιήσουν μια δέσμη φωτονίων για να αναστρέψουν την πόλωση των ηλεκτρονίων που εκπέμπονται από έναν τοπολογικό μονωτήρα. Αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέους τρόπους για τον έλεγχο της περιστροφής των ηλεκτρονίων σε ηλεκτρονικές συσκευές, οι οποίες θα μπορούσαν να έχουν σημαντικές εφαρμογές στην Spintronics και τον κβαντικό υπολογισμό.
Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μια τεχνική που ονομάζεται φωτοεκπτημία που επιλύει περιστροφές για να μετρήσει την πόλωση περιστροφής των ηλεκτρονίων που εκπέμπονται από έναν τοπολογικό μονωτήρα. Διαπίστωσαν ότι η πόλωση περιστροφής των ηλεκτρονίων θα μπορούσε να αναστραφεί αλλάζοντας την ενέργεια της δέσμης φωτονίων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η ενέργεια της δέσμης φωτονίων καθορίζει το μήκος κύματος του φωτός και το μήκος κύματος του φωτός καθορίζει την ορμή των φωτονίων. Στη συνέχεια, η ορμή των φωτονίων καθορίζει την περιστροφή των ηλεκτρονίων που εκπέμπονται.
Η ανακάλυψη των επιστημόνων θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέους τρόπους για τον έλεγχο της περιστροφής των ηλεκτρονίων σε ηλεκτρονικές συσκευές. Αυτό θα μπορούσε να έχει σημαντικές εφαρμογές στην Spintronics και τον κβαντικό υπολογισμό. Το Spintronics είναι ένα πεδίο έρευνας που επικεντρώνεται στη χρήση περιστροφών ηλεκτρονίων για την αποθήκευση και την επεξεργασία πληροφοριών. Το Quantum Computing είναι ένα πεδίο έρευνας που επικεντρώνεται στη χρήση της κβαντικής μηχανικής για την εκτέλεση υπολογισμών. Η ικανότητα ελέγχου της περιστροφής των ηλεκτρονίων θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέους τρόπους αποθήκευσης και επεξεργασίας πληροφοριών σε ηλεκτρονικές συσκευές και θα μπορούσε επίσης να οδηγήσει σε νέους τρόπους για την εκτέλεση υπολογισμών σε κβαντικούς υπολογιστές.
Η μελέτη δημοσιεύεται στο περιοδικό Nature Physics.
