2020年 | プレスリリース?研究成果
電子スピンのトポロジカル転移を制御 －トポロジカルエレクトロニクスへの貢献－
【発表のポイント】
- 电子スピンのトポロジカル状态を几何学的形状によって変调できることを観测
- スピンの位相情报をスピン干渉デバイスにより测定
- トポロジカル状态を用いた次世代エレクトロニクスへの期待
【概要】
東北大学大学院工学研究科の新田 淳作教授らの研究グループは、スペイン?セビリア大学のDiego Frustaglia教授の研究グループと共同で、リング型と正方型形状を有すスピン干渉デバイス※１を用いてスピンの干渉効果を理论と実験により详细に调べた结果、トポロジカル転移磁场がデバイスの几何学的形状によって制御できることを见出しました。
磁场や电场などの外的な扰乱に対して安定に保つことができる电子状态をトポロジカル量子状态※２と呼びます。例えば量子ホール効果※３や磁気スカーミオン※４は整数で表されるトポロジカル数を変化させるような大きな外的扰乱を加えない限り安定な状态を保ちます。このため、トポロジカル量子状态を用いたエレクトロニクスへの展开に関する研究が最近盛んにおこなわれています。本研究成果は、トポロジカル量子状态を用いたスピントロニクスや量子コンピュータに新たな自由度を提供することになり、トポロジカルエレクトロニクスの分野开拓に大きく贡献することが期待されます。
本成果は、2019年12月30日に米国科学誌 Physical Review Letters にオンラインで公開されました。なお、本研究は、独立行政法人日本学術振興会 科学研究費助成事業の助成を受けて行われました。
図１ リング型と正方型スピン干渉デバイスの模式図
【用语解説】
※1 スピン干渉デバイス
电界によって制御可能なスピン轨道相互作用が作る有効磁场を用いて电子スピンを歳差回転运动させ、スピンの相対的な角度を変调し电気伝导を制御するデバイス。东北大学のグループによって理论提案され実験的に実証されてきた。
※2 トポロジカル量子状態
トポロジーという数学的な概念を用いて表される电子状态。例えば穴が1つあいたドーナツやマグカップは同じトポロジカル数（整数）を持つ状态として分类される。
※3 量子ホール効果
量子ホール効果に表れるホール电気伝导度は量子化电気伝导度にトポロジカル数を掛けた量で表される。
※4 磁気スカーミオン
磁性体の涡状スピン配向であたかも粒子のようにふるまう。スピンの空间配向の积分がトポロジカル数（整数）1以上となると安定に存在?伝搬することができる。
问い合わせ先
東北大学大学院工学研究科 担当 新田 淳作
電話 022-795-7315
E-mail: nitta*material.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
（报道に関して）
東北大学工学研究科情報広報室 担当 沼澤 みどり
TEL: 022-795-5898
E-mail: eng-pr*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）