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Enregistrement W2952505915 · doi:10.1002/9783527808465.emc2016.5318

Spin polarisation with electron Bessel beams?

2016· preprint· en· W2952505915 sur OpenAlexaff
P. Schattschneider, Vincenzo Grillo, Thomas Schachinger, Stefan Löffler

Notice bibliographique

RevueEuropean Microscopy Congress 2016: Proceedings · 2016
Typepreprint
Langueen
DomainePhysics and Astronomy
ThématiqueOrbital Angular Momentum in Optics
Établissements canadiensMcMaster University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésPhysicsElectronSpin (aerodynamics)Angular momentumQuantum mechanics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Despite the statement of Bohr and Pauli that Stern‐Gerlach based spin separation for electrons cannot work [1], it has been argued that spin separation or filtering of electrons is possible in particular geometries [2,3]. The argument has been debated, see e.g. [4], and it seems that the effect exists but is too small to be exploited with present day technology. As of now, no Stern‐Gerlach design of a spin polarizer for free electrons was successful. On the other hand, an unexpected intrinsic spin‐orbit coupling (SOC) in relativistic vortex electrons was discovered, and it was proposed to use this effect to construct a spin filter for free electrons [5]. Recently, it has been shown [6] that crossed electric and magnetic quadrupole fields correspond to so‐called q‐plates which are used in laser optics for spin‐to‐orbital moment conversion (STOC). In combination with electron vortex beams, this opens the possibility to couple the spin of free electrons to the spatial degree of freedom, and so design a spin filter [7]. However, the realisation of such devices is hampered by severe geometric constraints. Here, we propose a different approach exploiting the magnetic fields created by the lenses already present in conventional TEMs. The vector potential of a round magnetic lens in the TEM has cylindrical symmetry over the propagation axis. This is equivalent to an optical q‐plate. Such a field can be used as a STOC device quite similar to the optics case because the total angular momentum J= L + S is a constant of motion. Thus, it seems that electron microscopes are intrinsic spin polarizers. Basic considerations show that a vortex beam of order one passing a standard magnetic round lens (the objective lens in the present case) is intrinsically spin polarized. As shown in Fig. 1, the vortex in plane A can be seen as a continuous line of point sources (red dot) on the ring aperture, each of which results in a tilted plane wave in B. Classically, the momentum p of the particle in A is tilted by the Lorentz force to p’ at B (grey arrows). The spin vector (red arrows) performs a precession in the magnetic field when going from A to B. Conservation of the total angular momentum J=L+S creates small contributions of Bessel beams J 0 or J 2 , depending on the original spin polarisation in plane A, which are superimposed onto the dominant J 1 beam in plane B. This spin‐to‐orbit coupling allows spin filtering because J 0 and J 2 have different radial profiles. In the limit of infinitely small detectors on axis, the spin polarisation tends to 100 %. Increasing the detector size, the polarisation decreases rapidly, dropping below 10 −5 for standard settings of medium voltage microscopes. For extremely low voltages, the figure of merit increases by two orders of magnitude, approaching that of existing Mott detectors (Fig. 2). Our findings may lead to new desings of spin filters, an attractive option in view of its inherent combination with the electron microscope, especially at low voltage.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,176
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,007
Tête enseignante GPT0,248
Écart entre enseignants0,241 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2016
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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