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理化学研究所强相関量子科学グループ杉本　直之特别研究员と东京大学大学院工学系研究科物理工学専攻永长　直人教授は、固体中の电子のスピン情报が保存されていることを発见しました。

スピン軌道相互作用下で、電子のスピンが不純物に当たって弾性散乱され、向きが次々に変っていく様子。隠れた保存量は変化しない　© Naoyuki Sugimoto and Naoto Nagaosa

従来、半导体中の电子は、电子の轨道运动とスピン运动が影响しあうスピン轨道相互作用の下、固体中の不纯物などの衝突によってスピンの向き（スピン情报）が消失してしまうと考えられており、スピントロニクスデバイスの実用化への重大な问题でした。

研究チームは、一般化された磁场の概念を用いてスピン轨道相互作用を表现し、スピンに関する保存则を导出しました。つまり、消失したと考えられていた电子スピンの情报は「隠れた保存量」として记録され、保存されているということです。彼らは、コンピューターを用いた数値计算によって、初めにあったスピン情报が、理论の通りに保存されていることを确认しました。さらに、スピン轨道相互作用を弱くすると、穏やかに元のスピン状态に戻り、隠されたスピン情报が復元できることも数値的に确认しました。

この成果は、スピントロニクスデバイスの実用化のための问题解决につながり、従来のエレクトロニクスの限界を超えた新デバイスの创出につながります。

论文情报

Naoyuki Sugimoto and Nagaosa Naoto,
“Spin-orbit echo,”
Science [336] (2012): [1413-1416], Online Edition: 2012/6/15 (Japan time), doi: 10.1126/science.1217346.