広島大ら，新奇超伝導体に特殊なスピン電子構造を発見

広島大学と山梨大学は共同で，最近発見されたランタン（La）と酸素（O）およびビスマス（Bi）と硫黄（S）からなる，超伝導を示す層状化合物中に隠されたスピン偏極電子状態が存在する事を発見した（ニュースリリース）。

この物質はBiやLaといった大きなスピン軌道相互作用を持つ元素が用いられており，その電子状態はスピン軌道相互作用が重要な役割を担うと理論的に示唆された。従来，このような大きなスピン軌道相互作用をもつ物質は，結晶が空間反転対称性をもつ場合はスピン偏極した電子状態を生じ，対称性をもたない物質ではスピン偏極した電子状態は存在し得ないと考えられていた。

しかし最近，結晶全体に空間反転対称性を持つ物質でも局所的にその対称性が破れた構造を持っていればスピン偏極電子状態が生じる可能性が理論的に指摘されていた。

今回研究グループ，は広島大学放射光科学研究センター（HiSOR）に設置された高分解能スピン・角度分解光電子分光装置を用いて，最近発見された層状の超伝導物質（LaO_1-xF_xBiS₂）において局所的なスピン偏極電子状態が存在することを初めて発見した。またそのスピン偏極電子構造が電子の持つエネルギーに依存して変化することも突き止め，さらに，この物質ではスピン偏極した電子が超伝導に直接かかわっていることがわかった。

研究グループではこの結果が，層状化合物の表と裏に隠されたスピン偏極電子状態が存在することを意味しており，この物質がデュアルゲートスピントランジスタなどのスピントロニクスデバイス応用にもつながるものだとしている。