Ultrafast Orbital Hall Effect in Metallic Nanoribbons

Auteurs : Oliver Busch, Franziska Ziolkowski, Börge Göbel, Ingrid Mertig, Jürgen Henk

arXiv: 2307.08444v1 - DOI (cond-mat.mtrl-sci)

Résultats du processus de synthèse de l'article arXiv : 2307.08444v1

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Dans cette étude théorique intitulée "Effet Hall orbital ultra-rapide dans les nanorubans métalliques", les auteurs Oliver Busch, Franziska Ziolkowski, Börge Göbel, Ingrid Mertig et Jürgen Henk explorent l'effet Hall orbital dans un contexte temporel. Ils démontrent que cet effet peut générer des courants de moment angulaire de manière plus efficace que l'effet Hall de spin dans la plupart des métaux. En se concentrant sur un nanoruban en cuivre, les chercheurs utilisent des simulations numériques pour examiner les moments angulaires orbitaux et les courants induits par une impulsion laser femtoseconde. Leur étude offre des perspectives détaillées sur la dynamique électronique induite par le laser à très court terme, avec une résolution atomique. Les résultats montrent que l'effet Hall orbital ultra-rapide décrit ici est cohérent avec la représentation picturale familière de l'effet Hall orbital statique, mais révèle également des différences marquées entre les quantités physiques portant du moment angulaire orbital et celles transportant une charge. Par exemple, des écarts sont observés dans les séries temporelles des courants respectifs. Cette recherche jette ainsi les bases pour l'étude des effets Hall ultra-rapides dans des systèmes métalliques confinés. Ces découvertes ouvrent de nouvelles perspectives pour comprendre la dynamique électronique à l'échelle atomique et pour explorer les possibilités offertes par ces effets hall ultra-rapides dans le domaine de la nanotechnologie.
Mots clés générés par l'IA : Effet Hall orbital ultra-rapide nanorubans métalliques moment angulaire impulsion laser femtoseconde dynamique électronique

Points clés générés par l'IA

  • L'étude théorique explore l'effet Hall orbital ultra-rapide dans les nanorubans métalliques.
  • L'effet Hall orbital peut générer des courants de moment angulaire de manière plus efficace que l'effet Hall de spin dans la plupart des métaux.
  • Les chercheurs se concentrent sur un nanoruban en cuivre et utilisent des simulations numériques pour examiner les moments angulaires orbitaux et les courants induits par une impulsion laser femtoseconde.
  • L'étude offre des perspectives détaillées sur la dynamique électronique induite par le laser à très court terme, avec une résolution atomique.
  • Des différences marquées sont observées entre les quantités physiques portant du moment angulaire orbital et celles transportant une charge, notamment dans les séries temporelles des courants respectifs.
  • Cette recherche jette les bases pour l'étude des effets Hall ultra-rapides dans des systèmes métalliques confinés, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour comprendre la dynamique électronique à l'échelle atomique et explorer les possibilités offertes par ces effets hall ultra-rapides dans le domaine de la nanotechnologie.
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Résumé : The orbital Hall effect can generate currents of angular momentum more efficiently than the spin Hall effect in most metals. However, so far, it has only been understood as a steady state phenomenon. In this theoretical study, the orbital Hall effect is extended into the time domain. We investigate the orbital angular momenta and their currents induced by a femtosecond laser pulse in a Cu nanoribbon. Our numerical simulations provide detailed insights into the laser-driven electron dynamics on ultrashort timescales with atomic resolution. The ultrafast orbital Hall effect described in this work is consistent with the familiar pictorial representation of the static orbital Hall effect, but we also find pronounced differences between physical quantities that carry orbital angular momentum and those that carry charge. For example, there are deviations in the time series of the respective currents. This study lays the foundations for investigating ultrafast Hall effects in confined metallic systems.

Soumis à arXiv le 17 Jul. 2023

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