電子状態の量子力学的位相を初めて観測に成功
:高エネルギー加速器研究機構/理化学研究所ほか(2016年6月8日発表)

 高エネルギー加速器研究機構(KEK)物質構造科学研究所の伊藤晋一教授のグループは(国)理化学研究所創発物性科学研究センターの永長直人副センター長、十倉好紀センター長のグループ、Institute for Basic ScienceのJe-Geun Park教授のグループと共同で大強度陽子加速器施設(J-PARC、茨城県東海村)の物質・生命科学実験施設(MLF)の分解能の高いチョッパー分光器(HRC)で金属強磁性体SrRuO3のスピン波の位相測定に成功した、と発表した。

 近年、工学的利用のため電子が持つ電荷とスピンの性質を関係づける「スピントロニクス」の研究が進められる中で「電子状態の量子力学的な位相」が重要な役割を果たすことが明らかになってきた。例えば、次世代型太陽電池への応用が期待される金属強磁性体SrRuO3のホール効果と呼ばれる現象の温度変化は「電子状態の量子力学的な位相」によって影響されると考えられている。

 それならば、中性子非弾性散乱実験という方法でスピン波の状態を測定すればよいことが解っている。この実験には大きな単結晶が必要だが、SrRuO3ではそれが難しく、これまで行われなかった。今回、J-PARCに高分解能な中性子非弾性散乱装置(HRC)が開発設置され、単結晶でなくても実験が出来るようになった。今回の実験は電子状態の量子力学的な位相をスピン運動として観測出来るのを初めて示したもので、磁性体でのスピンの挙動(スピンダイナミクス)研究に新しい視点が生まれたと言えよう。

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