在设计电子设备时，科学家思考着如何操纵电子的电荷、自旋态与原子轨域（轨态），并且后两者变化常常牵扯在一起。然而美国SLAC国家加速器实验室最近研究发现，可以利用激光脉冲改变一个材料的电子自旋态、但同时维持轨态不变。
钕锶锰氧（NSMO）这种量子材料已存在超过30年，它具有极薄结晶层，并且被用于借磁场将一种电子自旋态（spin state）切换到另一种电子自旋态的消息存储设备中；NSMO也被认为是制造基于史科子（skyrmion）的存储设备材料。
但这种材料非常复杂，和当今熟悉的半导体材料不同，NSMO是量子材料，电子并非独立行动而通常是协同表现，因此很难在控制单一电子行为的情况下不影响其他特性。
研究这种材料的一种常见方法是用激光光照射它，以观察电子如何应对能量的注入，由斯坦福大学材料与能源科学研究所（SIMES）科学家Joshua Turner领导的国际研究团队，便利用SLAC的LSLC激光器观察材料。
研究人员原本预期看到材料吸收近红外激光脉冲时，材料中原本有序的电子自旋态和轨态会变得混乱，然而惊讶的是，他们只看到自旋态“熔化”，轨态却保持不变。
就像在自旋电子学中切换电子自旋态一样，科学家也可以切换电子轨态来达到类似目的，而基于后者的设备运行速度，理论上比前者快10,000倍。现在科学家发现可用太赫兹辐射级短脉冲而非磁场在2个轨态间进行切换，若能结合两者，将为新应用提供更佳性能。
新论文发布在《物理评论B》（Physical Review B Rapid Communications）期刊。
（首图来源：SLAC）