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科學(xué)家證實(shí)軌道角動量單極子存在 軌道角動量（OAM）單極子目前是理論物理學(xué)研究的重點(diǎn)，因?yàn)樗鼮樾屡d的軌道電子學(xué)帶來巨大的實(shí)際優(yōu)勢。最近，科學(xué)家結(jié)合理論分析與瑞士光源（SLS）的實(shí)驗(yàn)工作，證實(shí)了這些單極子的存在。該發(fā)現(xiàn)27日發(fā)表在《自然·物理學(xué)》雜志上。 軌道電子學(xué)是一種比傳統(tǒng)電子學(xué)更加節(jié)能的技術(shù)，其關(guān)鍵是OAM�，F(xiàn)在，由瑞士保羅謝爾研究所和德國馬克斯·普朗克研究所領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國際團(tuán)隊(duì)已經(jīng)證明，手性拓?fù)浒虢饘倬哂猩蒓AM電流的理想特性。這類材料擁有螺旋結(jié)構(gòu)，天然地賦予了材料OAM的特定模式或紋理，使其能夠流動。而一種特殊的OAM構(gòu)造——OAM單極子，在這些材料中特別引人注目。在這個(gè)單極子中，OAM從中心點(diǎn)向四周輻射，類似于一只蜷縮成球的刺猬。  OAM單極子非常吸引人，因?yàn)镺AM在所有方向上都是均勻的。 OAM單極子之所以吸引人，是因?yàn)樗腛AM在所有方向上都是均勻分布的，意味著信息流可在任何方向上產(chǎn)生。為了觀察到單極子，團(tuán)隊(duì)采用了圓二色性角分辨光發(fā)射光譜（CD-ARPES）技術(shù)。但是，以往由于理論預(yù)測與實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間的差距，人們難以準(zhǔn)確解釋數(shù)據(jù)。 為此，團(tuán)隊(duì)使用SLS對手性拓?fù)浒虢饘龠M(jìn)行測試，并通過嚴(yán)格的理論檢驗(yàn)每一個(gè)假設(shè)，進(jìn)而采取了一個(gè)額外的關(guān)鍵步驟——改變光子的能量。經(jīng)過細(xì)致的數(shù)據(jù)分析，他們發(fā)現(xiàn)CD-ARPES信號并不直接與OAM成正比，而是隨著光子能量的變化而變化。這樣，他們成功彌合了理論與實(shí)驗(yàn)間的鴻溝，并確認(rèn)了OAM單極子的存在。 此外，團(tuán)隊(duì)還展示了OAM單極子的極性可以通過使用具有相反手性的晶體來翻轉(zhuǎn)，這意味著OAM的方向可以控制。這對于未來設(shè)計(jì)不同方向特性的軌道電子學(xué)器件來說非常有價(jià)值。 |
