电子本身就带有自旋和轨道角动量(即有助于理解粒子旋转运动和行为的属性)。虽然一些物理学家和工程师一直在尝试利用电子的自旋角动量来开发称为自旋电子学的新技术，但迄今为止，这些粒子的轨道动量很少被考虑。

研究表明通过磁化动力学产生轨道电流

目前，产生轨道电流(即轨道角动量的流动)仍然比产生自旋电流更具挑战性。尽管如此，成功利用电子轨道角动量的方法可以为开发一种名为轨道电子学的新型设备开辟可能性。

庆应义塾大学和约翰内斯古腾堡大学的研究人员报告称，他们成功地从磁化动力学中产生了轨道电流，这种现象被称为轨道泵浦。他们的论文发表在《自然电子学》上，概述了一种有前途的方法，可以让工程师利用电子的轨道角动量开发新技术。

庆应义塾大学副教授安藤和也 (Kazuya Ando) 向 Phys.org 表示：“我们的工作受到自旋电子学和轨道电子学(自旋电子学的轨道类似物)的持续研究的启发。”

“自旋电子学通过探索自旋电流(自旋角动量流动)的物理原理而取得了进步。最近的研究强调了轨道电流(自旋电流的对应物)在固态器件中的关键作用。然而，产生轨道电流仍然是一项重大挑战。”

安藤和同事最近的研究灵感来自自旋泵浦，这是一种成熟的现象，工程师可以利用它产生自旋电流。他们研究的主要目标是实现这种现象的轨道对应物，即轨道泵浦。

安藤说：“我们相信，展示轨道泵送扩展了对轨道电子学的根本理解，并为研究和技术应用开辟了新的途径。”

轨道泵浦本质上需要通过磁化动力学(即磁性材料放置在磁铁附近时产生的磁偶极矩密度)产生轨道电流。为了进行实验，安藤和他的同事专门使用了由镍和钛制成的双层结构。

“通过向该结构施加射频磁场，我们激发了镍层中的磁化动力学，进而通过轨道泵浦在钛层中产生了轨道电流，”安藤解释说。“我们利用逆轨道霍尔效应(一种将轨道电流转换为电荷电流的现象)以电的方式检测了这种轨道电流。”

通过对镍钛结构施加磁场，研究人员能够成功演示轨道泵浦。因此，他们采用的技术最终证明能够在实验环境中有效产生轨道电流。

安藤说：“在基于自旋电流的自旋电子学的发展中，自旋泵浦发挥了至关重要的作用，揭示了自旋电流产生的各种现象和功能。同样，我们发现的轨道泵浦(自旋泵浦的轨道对应物)有望成为基于轨道电流的新电子技术和物理学的基础。”

安藤及其同事取得的令人鼓舞的成果可能很快会为旨在通过磁化产生轨道电流的新研究铺平道路。这些工作最终可能导致轨道电子器件的引入，这是迄今为止在很大程度上被忽视的一类电子产品。

安藤补充道：“我们未来的研究将集中于进一步了解轨道电流的基本特性及其与磁化动力学的相互作用。”

“我们还旨在阐明自旋电流和轨道电流的综合效应，以开发利用电子自旋和轨道角动量的装置。通过这些努力，我们希望推动自旋电子学和轨道电子学领域的发展，为新电子技术铺平道路。”