東北大ら,新しいタイプのスピン流伝搬を観測

東北大学と日本原子力研究開発機構は,新しいタイプのスピン流伝搬の観測に成功した(ニュースリリース)。

スピン流とは,物質中の磁気の流れ。スピン流の利用により,電流では不可能であった低消費電力による情報伝導,情報処理,エネルギー変換が可能になるため,次世代のエレクトロニクスの候補「スピントロニクス」の重要な要素と期待されている。

従来,スピン流は,金属や磁石などを中心に研究されてきたが,この研究は,「量子スピン系」と呼ばれる物質群において,従来とは全く異なるタイプのスピン流が存在することを明らかにした。

量子スピン系では,スピン流は電子ではなく「スピノン」と呼ばれる特殊な状態によって運ばれており,理論的には従来の限界を大きく打ち破る長距離スピン流伝搬が可能であると予想されている。

研究では,スピノンの存在がすでに確認されている化合物Sr2CuO3の結晶のある特定の方向に温度勾配を加え,スピンゼーベック効果と呼ばれる現象を通じて,スピン流の生成・伝搬を発見した。これによって,量子スピン系に存在するスピノンを利用してスピン流を伝送できることがわかったという。

量子スピン系は原子スケールで構成されており,これをスピン流配線として利用することで極めて小さなスピン回路を作ることが可能。これらの新たな特徴は,スピノンを積極的に活用するスピントロニクス:スピノニクスとして,スピントロニクスに新たな可能性を与えるとしている。

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