“Truyền thống thì việc tạo ra dòng quỹ đạo rất khó về mặt kỹ thuật,” giáo sư Dali Sun, thành viên phòng thí nghiệm ORaCEL tại Đại học Bang North Carolina, chia sẻ.

Trong một nghiên cứu gần đây, Sun cùng nhóm cộng tác quốc tế đã chứng minh một phương pháp đột phá để tạo ra dòng quỹ đạo.

“Có nhiều cách khác để tạo mômen động lượng quỹ đạo, nhưng phương pháp này cho phép sử dụng vật liệu rẻ hơn, phổ biến hơn,” Sun cho biết. Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Nature Physics.

Điểm mấu chốt của phương pháp mới chính là hiện tượng phonon chiral – một trong những chủ đề nóng bỏng nhất của vật lý hiện đại.

Phonon chiral là tập hợp các nguyên tử chuyển động theo vòng tròn khi được kích thích bởi năng lượng như nhiệt. Khi lan truyền qua vật liệu, chúng mang theo chuyển động tròn – tức mômen động lượng – đi cùng.

“Trong nghiên cứu này, chúng tôi chứng minh rằng có thể dùng mômen động lượng từ phonon chiral để chuyển thành dòng quỹ đạo thay vì spin,” Jun Liu, đồng tác giả, phó giáo sư ngành cơ khí và hàng không vũ trụ tại NC State, cho biết.

Đây là lần đầu tiên các nhà nghiên cứu chứng minh phonon chiral có thể trực tiếp truyền mômen động lượng quỹ đạo cho electron trong vật liệu phi từ tính.

“Chúng ta không cần nam châm. Không cần pin. Không cần điện áp. Chỉ cần một vật liệu có phonon chiral,” Valy Vardeny, giáo sư tại Đại học Utah, nhấn mạnh. “Trước đây điều này là không tưởng. Giờ thì chúng ta gần như đã khai sinh một lĩnh vực mới.”

Các nhà nghiên cứu kỳ vọng công trình này sẽ mở ra cánh cửa cho những ứng dụng orbitronic tiết kiệm chi phí hơn.

“Công trình cũng giải đáp những câu hỏi nền tảng về mối liên hệ giữa cấu trúc chiral và dòng quỹ đạo, từ đó mở rộng hơn nữa lĩnh vực orbitronics,” Sun nói thêm.