Description du projet
Exploiter le moment angulaire orbital pour l’électronique de nouvelle génération
Le moment angulaire de spin (S) des électrons a fait évoluer l’électronique en ajoutant des caractéristiques spintroniques telles que la commutation et la détection de l’aimantation à l’échelle de la femtoseconde. Le moment angulaire orbital (L) des électrons pourrait être un moyen d’encore améliorer la spintronique. Le projet ORBITERA, financé par le CER, entend faire la lumière sur la dynamique du L à l’aide d’impulsions optiques femtosecondes et de champs électriques térahertz. Les chercheurs travailleront à la séparation des effets L et S, à la conception de générateurs et de détecteurs de courant L ultrarapides et à l’étude de l’interaction entre L et les réseaux cristallins. En élaborant une orbitronique THz, ORBITERA proposera de nouvelles méthodes et applications qui pourraient bénéficier à l’ensemble de la communauté scientifique au-delà des laboratoires spécialisés.
Objectif
The spin angular momentum (S) of the electron has significantly extended conventional electronics, which relies on the electron charge (C), by new, so-called spintronic functionalities. Examples include magnetization switching, the transport of S and its detection, even down to femtosecond time scales. To boost the efficiency of spintronics, the so far neglected yet equally fascinating and important orbital angular momentum (L) of electrons is considered to be a powerful pathway. Orbitronic phenomena such as L-based transport, torques and magneto-optic effects have much larger magnitude than their S counterparts and may, thus, efficiently complement or even replace spintronic functionalities. Microscopically, L is completely different from S. Its dynamics involves new physics that needs to be understood, in particular on ultrafast time scales.
In the ORBITERA project, my team and I will obtain unprecedented insights into L dynamics by using femtosecond optical pulses and terahertz (THz) electric fields, which couple directly to the motion of conduction electrons at their natural frequencies and relaxation rates. We will tackle important challenges of general orbitronics and, in particular, separate L- and S-based effects despite their identical macroscopic symmetry properties, build ultrafast generators and detectors of exclusively L currents, reveal the nature of L transport (e.g. ballistic, diffusive, tunneling), measure the magnetic moments forming an L current, probe the interaction of L with the crystal lattice, temporally resolve L-S and L-C interconversion, and apply THz L torque to ultimately switch magnetic order ultrafast.
By establishing THz orbitronics, new methodology (such as ultrafast drivers of L currents and L-conductance spectroscopy at 0.1-50 THz) and applications (such as the detection of THz electric fields without relying on the weak spin-orbit coupling) will be developed that can be used by a community beyond specialized THz labs.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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- sciences naturellessciences physiquesélectromagnétisme et électroniquespintronique
- sciences naturellessciences physiquesoptiquespectroscopie
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Mots‑clés
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thème(s)
Appel à propositions
(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2023-ADG
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HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitution d’accueil
14195 Berlin
Allemagne