想象两个鱼群在顺时针和逆时针方向游动。这足以让你 头晕目眩，现在罗格斯大学 - 新不伦瑞克大学和佛罗里达大学的科学家们 已经发现了“手性旋转模式” - 一种在相反的圆圈中旋转的电子海洋。

“我们发现了一种新的集体旋转模式，可用于以极少的能量消耗传输能量或信息，它可以成为构建计算机和处理器等新型电子设备的平台，” 该研究的高级作者Girsh Blumberg说 。 罗格斯 大学艺术与科学学院物理与天文系教授 。

集体手征旋转模式是传播电子自旋波，其不携带电荷电流但改变电子的“旋转”方向。“手性”指的是像右手和左手一样的实体，它们匹配但不对称，不能叠加在镜像上。

该研究由Blumberg 罗格斯激光光谱实验室的研究生Hsiang-Hsi(Sean)Kung领导 ， 发表在 Physical Review Letters上。Kung使用定制的超灵敏光谱仪来研究原型3D拓扑绝缘体。预测手性旋转模式的能量和温度演变的微观理论模型由Saurabh Maiti和佛罗里达大学的Dmitrii Maslov教授开发，有力地证实了实验观察。

在真空中，电子是简单的，无聊的基本粒子。但在固体中，许多电子彼此相互作用以及下面的平台的集体行为可能导致导致超导，磁性和压电性(通过置于压力下的材料产生的电压)的新应用的现象，仅举几例。凝聚态物质科学专注于固体，液体和其他浓缩形式的物质，旨在揭示新材料中的新现象。

基于硅的电子产品，如计算机芯片和计算机，是人类历史上最重要的发明之一。但是当按比例缩小时，硅会导致显着的能量损失。一种替代方案是利用电子的旋转通过极细的线传输信息，理论上这将减少能量损失。

新发现的“手性旋转模式”源于“3D拓扑绝缘体”表面的电子海。这些特殊的绝缘体具有非磁性的绝缘材料，具有坚固的金属表面，并且电子受到限制，因此它们仅在2D表面上移动。

最重要的是，电子的旋转轴是水平的并垂直于它们的速度。手性旋转模式从这种绝缘材料的表面自然地出现，但是由于晶体缺陷，它们之前从未被观察到。罗格斯大学博士生薛学云和罗格斯大学应急材料中心理事会教授Sang-Wook Cheong在开发超洁净晶体后，进行了本研究的实验观察 。