摘要：长期以来，电子的轨道角动量一直被认为是一种较小的物理现象，在大多数晶体中被抑制，并且在很大程度上被忽略了。科学家现在发现，在某些材料中，它不仅被保存，甚至可以积极控制。这是由于称为手性的晶体结构的特性，这也影响了自然界的许多其他过程。该发现有可能导致一类新的电子组件，能够以卓越的鲁棒性和能源效率来传输信息。...

长期以来，电子的轨道角动量一直被认为是一种较小的物理现象，在大多数晶体中被抑制，并且在很大程度上被忽略了。 ForschungszentrumJülich的科学家现在发现，在某些材料中，它不仅被保存，而且可以积极控制。这是由于称为手性的晶体结构的特性，这也影响了自然界的许多其他过程。该发现有可能导致一类新的电子组件，能够以卓越的鲁棒性和能源效率来传输信息。

从电子设备到旋转的，以及现在的轨道人：在古典电子中，主要是电子的电荷。在诸如量子计算和旋转的现代方法中，重点已转移到电子的旋转。现在，另一个属性进入了聚光灯：轨道角动量（OAM）。简而言之，OAM描述了电子如何在原子中移动 - 不是在经典轨道中，而是在轨道内的量子机械分布。

“几十年来，自旋被认为是新的基于量子的技术的关键参数。但是轨道角动量也具有巨大的信息载体潜力，并且更加强大，”彼得·格伦伯格研究所（PeterGrünbergInstitute）（PGI-6）的Christian Tusche博士解释说。物理学家是该研究中发表的研究的主要作者之一高级材料。

轨道角动量是电子的基本量子数之一，类似于自旋，它描述了电子的明显旋转。但是，在晶体中很少可以观察到OAM。通常，晶体晶格中的对称电场和磁场抑制它 - 一种称为“淬火”的作用。

在研究的所谓手性材料（COSI）中，这是不同的，因为克里斯蒂安·托斯切（Christian Tusche）领导的团队与台湾，日本，意大利，美国和德国的合作伙伴现在已经能够表现出来。 “手性”一词来自古希腊的“ cheir”。托斯切博士解释说：“这些晶体结构缺乏镜像对称性，并且是左手或右手 - 就像人的手一样。手性在自然界经常发生。糖分子，氨基酸和DNA均表现出手性结构。

研究人员使用高分辨率动量显微镜和圆形极化光，能够首次解决手性半导体中的轨道角动量 - 无论是在晶体内还是在其表面上。为了进行测量，他们使用了由ForschungszentrumJülich在意大利Trieste的Elettra Synchrotron上操作的Nanoesca动量显微镜。他们发现，可以预见的是，左或右手的晶体的握力会影响电子的轨道角动量。

晶体结构与电子之间的新联系

Jülich实验物理学家Ying-Jiun Chen博士强调：“我们的结果表明，晶体的结构直接影响电子的角动量 - 我们能够直接测量的效果。这为材料研究和信息处理打开了全新的门。”

Jülich的PeterGrünbergInstitute（PGI-1）的理论物理学家Dongwook Go博士补充说：“这一发现对于新兴的轨道轨道领域尤为重要，该领域使用轨道角动量作为下一代量子技术的信息载体。”

所得的轨道角动量纹理的特征是不同形成的费米弧：开放的弧形结构，这些结构在动量显微镜产生的所谓动量空间表示中可见。这为应用程序打开了新的视角：将来，不仅可以通过电子的电荷或自旋传输信息，还可以通过其轨道角动量的方向和方向来存储信息。因此，这种所谓的轨道人（基于轨道特性的电子设备）可以为新的电子设备提供基础。

不同应用的潜力

作为EIC Pathfinder Project Obelix的一部分，欧盟正在为这项未来技术的发展提供资金，其中也参与了Mainz大学的Yuriy Mokrousov教授。理论物理学家还是尤利希（Jülich）彼得·格吕伯格学院（PGI-1）的小组负责人，并为最近的发现贡献了基本的理论模型。

克劳斯·迈克尔·施耐德（Claus Michael Schneider）教授还看到了巨大的希望：“例如，使用轨道的动量作为信息载体似乎可以想象。或者一个人可能使用循环极化的光来选择性地影响晶体的手性，从而使光制的，非机械的机械切换可以允许跨性别的动力。概念 - 例如，在混合量子设备中。”