原研，スピン偏極陽電子ビームでスピン配列の観測に成功

日本原子力研究開発機構（原研）は，同グループが開発したスピン偏極陽電子ビームを用いて，電流を流した非磁性体中の電子スピン配列現象をビスマスと銀の接合デバイスで直接観測することに初めて成功した（ニュースリリース）。

近年，電子デバイスの省電力化のために，電子の電気的性質を利用する「エレクトロニクス」に対し，磁気的性質であるスピンを融合した「スピントロニクス」が有用な手段として期待されている。その実用化には，物質中の電子スピンを観測し，電気的に電子スピンを制御することが課題となっている。

「エレクトロニクス」が磁気を使わないことから，「スピントロニクス」においても非磁性体を用いることが重要となる。そのためのデバイスとして非磁性体を材料としたビスマスと銀（Bi-Ag）の接合体は，ラシュバ-エデルシュタイン効果と呼ばれる物理現象により，電流印加により電子スピンを配列させることができると考えられている。

これまでの研究では，Agの表面に強磁性体電極をつけることでBiとAgの接合部に電子スピンを供給し，その結果生ずる電気信号を検出していた。しかし，電流を印加することで，BiとAgの接合部でスピンが配列するという直接証拠はなかった。そこで，スピン偏極陽電子ビームを用いて，電流印加状態で電子スピンを直接観測した。

これまでの方法は，電子スピンを電気信号に変換するための電極を試料の表面に取り付けるため，表面の状態が変わってしまう可能性があったが，「スピン偏極陽電子ビーム」は自然な状態で表面にある電子スピンを直接観測でき，物質内のスピンの伝導状況も分かる。

この手法を用いた結果，Bi-Ag接合体の表面において，電流に対して垂直に電子スピンが配列していることを実験的に初めて確認する事に成功した。この研究成果は，スピン偏極陽電子ビームがスピントロニクスの材料研究の分析手段として有用であることを示しており，今後さらなる研究成果が期待されるとしている。