7月7日消息，據媒體報道，德國美茵茨大學分校（JGU）研究團隊在最新一期《科學》雜志上發表了一項里程碑式成果：首次實現了利用軌道電流直接進行信息讀寫，全程無需轉換為自旋電流，標志著“軌道電子學”從理論走向了實際應用。

在微觀世界中，電子不僅圍繞原子核運動，其軌道運動本身還產生一種稱為“軌道矩”的量子特性，可形象地理解為電子繞核旋轉形成的“渦流”。

當這些“渦流”在導體中定向移動時，便形成“軌道電流”。與之對應的是“自旋電子學”，它利用的是電子“自旋”這一內稟屬性及其產生的“自旋電流”。

長期以來，自旋電流一直是自旋電子存儲器件的主流技術路徑，但其信號強度較弱。

軌道電流的顯著優勢在于其產生的信號比自旋電流強得多。然而，此前的技術瓶頸在于，若想利用軌道電流進行信息存儲，必須先將其轉換為自旋電流，這一復雜轉換過程不可避免地帶來能量損耗。

由克里斯汀·施密特博士和馬蒂亞斯·克勞伊教授領導的JGU團隊，成功繞過了這一環節，直接在磁性材料中利用軌道電流寫入或讀取信息，實現了“純軌道電子器件”方法。

施密特博士指出，這項成就為開發能耗極低的大規模存儲介質奠定了堅實基礎。更令人矚目的是，他們獲得的信號強度比傳統自旋電子器件高出兩個數量級，即整整200倍。

研究團隊資深成員薩欽·克里什尼亞博士強調，這種效應不僅在強度上超越前者，其物理本質也截然不同——軌道電流與氧化鈷的相互作用方式，并非模仿自旋電流，而是似乎激活了反鐵磁體的某些“隱藏特性”，使軌道磁性成為未來器件中一個獨立可控的自由度。

這項研究的深遠意義體現在兩方面：其一，它直擊當前數據存儲能耗過高的痛點，若未來存儲設備能耗降低200倍，將對全球能源節約和環境保護產生巨大貢獻。

其二，軌道電子學有望實現更快速、更可靠的數據讀寫，從而提升整體計算性能。施密特博士認為，具備強軌道特性的反鐵磁材料，將成為下一代軌道器件的理想平臺，推動信息技術邁向更高效、更綠色的新階段。