東北大ら，金属薄膜のエッジで電子の運動方向と連動してスピンの向きが揃う現象を確認

東北大学と大阪大学の研究グループは，ビスマス（Bi）金属薄膜の端（エッジ）で，電子の運動方向と連動してスピンの向きが揃う「ラシュバ効果」が起きていることを世界で初めて突き止めた（ニュースリリース）。

ラシュバ効果は，磁石の性質を持っていない物質でも，電子のスピンの向きを揃えることができるため，次世代スピントロニクスデバイスの動作メカニズムとして注目されている。これまで様々な物質で薄膜表面のラシュバ効果は観測されており，それを利用した素子の作成も研究されているが，ラシュバ効果が表面や界面などの2次元面でおきる現象であることから，小型化には限界があると考えられていた。

今回，研究グループは，スピン分解光電子分光法を用いて，ビスマス（Bi）金属薄膜の電子スピン状態の観測を試みた。重い金属であるBiは，その表面において強いラシュバ効果を示すことが知られていたが，今回，Bi原子層薄膜の最表面のエッジ構造に着目して測定を行なった。

エッジ構造は，試料全体から見るとほんのわずかか存在しないため，これまで観測することが非常に難しいとされていたが，高感度のスピン分解光電子分光装置を用い，試料作成方法を工夫することで，世界で初めてエッジ構造の電子スピン状態の観測に成功した。

その結果，エッジに存在する電子がラシュバ効果を示し，さらにその大きさがこれまで観測されていた表面でのラシュバ効果よりも非常に大きいことを発見した。

今回の研究で観測されたエッジでのラシュバ効果は，表面でのラシュバ効果よりも少ない電力で特定方向にスピンを揃えることができる。1次元のエッジでスピンの方向が制御できるため，素子の小型化がなどが期待できることから，研究グループは，小型で省エネルギーなスピントロニクス素子の開発に道を拓く成果だとしている。