日本筑波，2024年4月17日——(ACN Newswire)——日本国家材料科学研究所的研究人员Koichiro Yaji和Shunsuke Tsuda开发了一种改进的显微镜，可以可视化材料中电子自旋态的关键方面。电子被称为自旋的量子力学性质比我们日常世界中物体的自旋更复杂，但它与电子角动量的测量有关。电子的自旋态可以对它们所在材料的电子和磁性行为产生重大影响。
Yaji和Tsuda开发的这项技术被称为成像型自旋分辨光发射显微镜(iSPEM)。它利用光与材料中电子的相互作用来检测电子自旋的相对排列。它特别关注电子自旋极化——电子自旋在特定方向上集体排列的程度。
该团队的iSPEM机器由三个相互连接的超高真空室组成，用于制备和分析样品。电子通过吸收光能从样品中发射出来，通过仪器加速，然后通过与自旋滤光晶体的相互作用进行分析。结果显示为图像，专家可以用它来收集样品中电子自旋态的必要信息。
Yaji说:“与传统机器相比，我们的iSPEM机器大大提高了数据采集效率一万倍，空间分辨率提高了十倍以上。”“这为表征微观材料和器件的电子结构提供了巨大的机会，这些材料和器件的电子结构以前在亚微米区域无法达到。”
这一进展可以促进在信息处理和其他电子设备中使用电子自旋态的改进，作为快速发展的自旋电子学领域的一部分。在自旋电子学应用中，除了传统的电荷使用外，电子的自旋状态被用来存储和处理信息。
Yaji说:“这可能会导致更节能、更快的电子设备，包括量子计算机。”将量子力学行为的微妙之处应用于计算是将计算能力提升到另一个水平的努力的前沿，但到目前为止，大多数进展都局限于神秘的演示，而不是实际应用。掌握对电子自旋的理解、控制和可视化可能是向前迈出的重要一步。
“我们现在计划用我们的机器来研究开发新一代电子自旋器件的可能性，因为它将让我们研究以前隐藏在视线之外的微小和结构复杂样品的特性，”Yaji总结道。
姓名:Koichiro Yaji国立材料科学研究所电子邮件:yaji.koichiro@nims.go.jp
摘要:https://doi.org/10.1080/27660400.2024.2328206
一个先进材料科学与技术:方法(stem - m)
STAM Methods是《先进材料科学与技术》(STAM)的开放姊妹期刊，主要关注用于改进和/或加速材料开发的新兴方法和工具，如方法论、仪器、仪表、建模、高通量数据收集、材料/过程信息学、数据库和编程。https://www.tandfonline.com/STAM-M
中道康文博士(STAM出版总监)电子邮件:NAKAMICHI.Yasufumi@nims.go.jp
《亚洲研究报》先进材料科技版新闻稿。
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