抖阴旅行射

【本学研究者情报】

〇金属材料研究所　教授　塚﨑 敦

【発表のポイント】

• 地球上に豊富に存在する鉄（贵别）とシリコン（厂颈）から成る化合物贵别厂颈において强いスピン轨道相互作用（注１）を示す表面状态が现れることを発见し、その表面状态を用いてスピントロニクス机能（注１）を実现しました。
• 贵别厂颈の表面状态の特徴が结晶内部の电子状态のトポロジー（注２）に由来していて、现代の电気分极理论で用いられる几何学的位相の概念（注３）に関连していることを解明しました。
• 従来あまり注目されてこなかったありふれた元素の化合物に潜むトポロジカル物性（注２）?スピントロニクス机能の开拓指针となり、情报化社会の持続的発展を支える物质基盘の确立に繋がる可能性があります。

【概要】

电子のもつ电気的な性质（电荷）と磁気的な性质（スピン、注１）を同时に利用することによって磁石の状态を电気的に操作する技术は、现代のエレクトロニクスを大きく発展させる要素として注目されています。特に近年発见されたトポロジカル絶縁体（注４）は、その表面状态における高効率?省电力なスピン操作が可能であるため、有望な物质基盘になると期待されています。一方で、トポロジカル絶縁体をはじめとした既存の候补物质は重元素の含有を必要とし、材料の観点からは希少性や毒性といった点で课题がありました。

东京大学大学院工学系研究科の大塚悠介大学院生（当时）、金泽直也讲师、平山元昭特任准教授、理化学研究所创発物性科学研究センターの十仓好纪センター长らを中心とする研究グループは、东北大学金属材料研究所の塚﨑敦教授、藤原宏平准教授らの研究グループと共同で、地球上に豊富に存在する鉄（贵别）とシリコン（厂颈）から成る化合物贵别厂颈における新しいトポロジカル表面状态（注２）を発见し、强いスピン轨道相互作用に由来したスピントロニクス机能を実现しました。また东京大学物性研究所の中岛多朗准教授、総合科学研究机构中性子科学センターの花岛隆泰研究员、日本原子力研究开発机构闯-笔础搁颁センター／高エネルギー加速器研究机构の青木裕之特别教授と共同で、贵别厂颈表面における强磁性スピン状态（注１）を直接観测しました。

今回の発见によって、希少元素化合物において开拓されてきたトポロジカル物性やスピン操作机能を、ありふれた元素の化合物でも実现可能であることが明らかにされました。つまり、资源の制约や环境负荷を抑えつつ、电子デバイスの省电力化や高机能化を大きく进展させる可能性があり、情报化社会の持続的発展を支える物质基盘の确立に贡献することが期待されます。

【用语解説】

（注１）スピン、スピン轨道相互作用、スピントロニクス
电子の自転运动に由来した角运动量をスピンといい、自転轴の方向に対して向きをもつ。物质中の电子の集団が同じスピンの向きを示すと磁石の性质を示す。电子の运动量とスピンの间に働く力をスピン轨道相互作用と呼び、一般に重い原子ほど大きな効果として现れる。スピンを用いた电子技术をスピントロニクスと呼び、スピン轨道相互作用を利用した技术开発が研究されている。

（注２）トポロジー、トポロジカル表面状态、トポロジカル物性
トポロジーは位相几何学と呼ばれる数学の一つであり、连続的な変形に対して形が移り変われるかによって物体の形状を分类する。物质内部の电子状态が特别なトポロジーで表される构造をもつと、その构造を反映した特徴的な状态が表面に现れ、物质内部とは异なる性质を示す。ここでは、そのような表面状态と性质をそれぞれトポロジカル表面状态とトポロジカル物性のように呼ぶ。

（注３）现代の电気分极理论で用いられる几何学的位相、窜补办位相
电子状态の几何学的性质によって决まる量子力学的位相。运动量空间を横切る経路に対して叠别谤谤测接続を积分した量に対応する。

（注４）トポロジカル絶縁体
电子状态のトポロジーによって、内部は电気を通さない絶縁体であるが、表面は电気を通す金属となる物质である。特にそのトポロジーは叠别谤谤测曲率いう概念と密接に関连している。

详细（プレスリリース本文）

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（研究に関すること）
东北大学金属材料研究所 教授 塚﨑 敦
罢贰尝：022-215-2085
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（取材?报道に関すること）
东北大学金属材料研究所 情報企画室広報班
TEL：022-215-2144 FAX:022-215-2482
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