Forskere opdager, hvordan fotonstrålen kan vende spinpolariseringen af ​​elektroner udsendt fra topologisk isolator

Topologiske isolatorer er en klasse af materialer, der har tiltrukket sig stor interesse i de senere år på grund af deres usædvanlige elektroniske egenskaber. Et af de mest slående træk ved topologiske isolatorer er deres evne til at være vært for overfladetilstande, der er beskyttet af topologi, hvilket betyder, at de ikke kan ødelægges af uorden eller urenheder. Disse overfladetilstande har en række usædvanlige egenskaber, herunder evnen til at lede elektricitet uden modstand og evnen til at udsende elektroner med en specifik spinpolarisering.

I en ny undersøgelse har forskere ved University of California, Berkeley opdaget, hvordan man bruger en fotonstråle til at vende spinpolariseringen af ​​elektroner udsendt fra en topologisk isolator. Denne opdagelse kan føre til nye måder at kontrollere elektronernes spin i elektroniske enheder, som kunne have vigtige anvendelser inden for spintronik og kvanteberegning.

Forskerne brugte en teknik kaldet spin-opløst fotoemission til at måle spinpolariseringen af ​​elektroner udsendt fra en topologisk isolator. De fandt ud af, at elektronernes spinpolarisering kunne vendes ved at ændre fotonstrålens energi. Dette skyldes, at fotonstrålens energi bestemmer lysets bølgelængde, og lysets bølgelængde bestemmer fotonernes momentum. Fotonernes momentum bestemmer så spindet af de elektroner, der udsendes.

Forskernes opdagelse kan føre til nye måder at kontrollere elektronernes spin i elektroniske enheder. Dette kan have vigtige anvendelser inden for spintronik og kvanteberegning. Spintronics er et forskningsfelt, der fokuserer på brugen af ​​elektronspin til at lagre og behandle information. Kvanteberegning er et forskningsfelt, der fokuserer på brugen af ​​kvantemekanik til at udføre beregninger. Evnen til at kontrollere elektronernes spin kan føre til nye måder at lagre og behandle information i elektroniske enheder, og det kan også føre til nye måder at udføre beregninger på i kvantecomputere.

Undersøgelsen er publiceret i tidsskriftet Nature Physics.