科学家找到不用磁铁控制电子的新方法

这项研究提出了一种生成电子轨道运动的全新简易方法，核心在于‘手性声子’——即在手性晶体（如石英）中传播的、具有左手或右手螺旋特征的原子集体振动波。以往，产生轨道角动量需依赖磁性材料或向特定过渡金属注入电荷电流，而这些金属多属稀缺关键资源；新方法则完全摆脱了磁场、外部电源和电压驱动，仅需具备手性结构的材料即可实现。研究人员首次证实：手性声子能直接将轨道角动量传递给电子，且该过程不依赖传统磁相互作用。他们在α-石英晶体上施加短暂磁场使声子定向排列，撤去磁场后，有序振动仍持续驱动电子形成稳定的轨道角动量流，团队将其命名为‘轨道塞贝克效应’（orbital Seebeck effect）。为检测这一不可见的轨道运动，他们在石英表面叠加以钨和钛为代表的金属层，成功将轨道运动转化为可测量的电信号。更关键的是，该效应不仅存在于石英，在碲、硒及有机—无机杂化钙钛矿等其他手性材料中同样适用，材料易得、工艺简化、信号寿命更长。美国犹他大学团队还首次在佛罗里达国家高磁场实验室，通过激光反射光谱变化，直接观测到手性声子在石英中自发产生的内禀磁响应——尽管石英本身不具磁性，但其原子螺旋运动等效于微小‘磁杠杆’，可操控电子行为。多位专家指出，这并非立刻替代现有技术，而是新增一类基础调控工具，有望推动超低功耗、高速信息处理等未来电子技术发展。