在设计电子器件时，科学家们会寻找操纵和控制电子三个基本性质的方法：电子的电荷；产生磁性的电子自旋态；以及它们围绕原子核形成的模糊云的形状，即轨道。
直到现在，在现代信息技术基石的一类材料中，电子自旋和轨道之间被认为是无法分割的，你不能迅速的改变一个而不改变另一个。但美国能源部SLAC国家加速器实验室的一项研究表明，激光脉冲可以显著改变一类重要材料的自旋状态，同时保持其轨道状态不变。
在这个系统中我们所看到的与之前完全相反。这就提出了一种可能性，即我们可以分别控制一种物质的自旋和轨道状态，并利用轨道形状的变化作为进行计算和将信息存储在计算机存储器中所需的0和1。并且该研究结果为基于“轨道电子学”的未来一代逻辑和记忆设备的制造提供了新的途径。
一种有趣、复杂的材料
研究小组研究的材料是一种基于氧化锰的量子材料，称为NSMO，它具有非常薄的晶体层。NSMO已经存在了30年，并被用于通过磁场从一个电子自旋态转换到另一个电子自旋态来存储信息的设备中，这种方法被称为自旋电子学。NSMO也被认为是一个很有前途的候选产品，用于制造未来的计算机和基于斯格明子的存储设备，斯格明子是由旋转电子的磁场产生的类似粒子的微小涡流。
但是氧化锰这种物质也非常复杂，与半导体和其他常见材料不同，它是一种量子材料，其电子以合作或相关的方式运行，而不像通常那样表现的独立。这就使得在不影响所有其他电子的情况下，很难控制电子行为的一个方面。
研究这种材料的一种常见方法是用激光打它，看看它的电子状态对能量注入的反应。研究小组就是这么做的。他们用SLAC的直线加速器相干光源（LCLS）发出的X射线激光脉冲观察材料的响应。
电子自旋和轨道表现出相互独立的状态
他们期望看到的是，当电子吸收近红外激光脉冲时，材料中电子自旋和轨道的有序模式将完全混乱或“融化”。但令他们惊讶的是，只有自旋模式融化，而轨道模式保持完整。这表明自旋态和轨道态之间的正常耦合已经完全被打破。这在这类相关材料中是一件具有挑战性的事情，以前从未观察到过，因为通常光激发的一小部分就会破坏一切。在这里，它们能够保持电子状态，并且是最重要的轨道状态没有损坏。这是对轨道电子学和相关电子科学的一个很好的补充。
就像在自旋电子学中切换电子自旋状态一样，也可以切换电子轨道状态以提供类似的功能。从理论上讲，轨道电子设备的运行速度可能比自旋电子设备快1万倍。通过使用太赫兹辐射的短脉冲，而不是现在使用的磁场，可以在两个轨道状态之间进行切换：将两者结合起来，可以在未来的应用中获得更好的设备性能。