太赫兹|利用香蕉球效应实现太赫兹高频信号传递
admin
2023-05-04 05:42:16
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【太赫兹|利用香蕉球效应实现太赫兹高频信号传递】
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近日，中科院上海技术物理研究所王林、陈效双团队和东华大学邢怀中团队、意大利拉奎拉大学相关团队合作，通过精确操控第二类狄拉克费米子态诱导布洛赫自旋电子单向散射，实现高频信号传递 。相关成果发表于《自然—通讯》 。
喜欢看足球的人都知道，香蕉球在空中一边飞行一边自转，能巧妙地绕过人墙，让守门员猝不及防，以刁钻的角度入网 。这是因为高速旋转的足球在运动过程中，上/下半侧受到的气流压力不同而使其偏离常规的落体运动，这个现象就是经典的马格努斯效应 。
微电子芯片类似于一个“足球场”，如果把电子比喻成足球，信息交换主要依赖于电子点对点的快速传输、存储与处理，但是电子受到阻碍会产生功耗、热耗散等 。如果能改变电子的直线传输方式，借助于类似“香蕉球”自转的电子传递，那么电子传输有可能绕过障碍物实现能量无耗散转化，将在低功耗和高能效水平下实现更多的信息存储、更快的信息交互和处理 。
研究人员通过实验给出电子在自旋、能量、动量三个维度的详细信息，在碲化镍薄膜材料表面观察到自旋态电子的分布 。当交变的电磁波作用于这些自旋的电子后，受电磁力作用的自旋电子会产生周期性振荡，形成手性Bloch电子态 。这些电子好比运动场上 “高速旋转的球”，当两个运动方向相反且自旋方向也相反的电子遇到晶格散射场力作用时，每个自旋电子都会出现类似“香蕉球”的反射并朝着同一个方向发生偏转，即在宏观上产生横向方向上的直流电 。即使在高于太赫兹的频率下，依然显示出高达251毫安/瓦的室温灵敏特性，具备宽带宽工作、高动态范围和高分辨太赫兹成像通信等功能 。（黄辛）
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