量子情報技術を担う「導線」内部のスピン制御可能に―磁性金属を磁性酸化物に置き換え実現：量子科学技術研究開発機構/物質・物材研究機構/筑波大学
(2016年7月22日発表)
（国）量子科学技術研究開発機構と（国）物質・材料研究機構、筑波大学は7月22日、電子のスピンを伝える新材料「グラフェン」の内部のスピンの向きを磁性酸化物により制御できることを発見したと発表した。次世代の量子情報技術の基盤につながる成果が得られたとしている。
量子情報技術は、これまでのエレクトロニクスがもたらした高速、高度な電子情報通信を飛躍的に革新すると期待されている技術で、電子の電気的性質だけではなく、電子の回転（スピン）による磁気的性質も利用するスピントロニクスはその中核技術の一つ。
スピントロニクスではコマのように回転する電子の上下の向きを、0と1のデジタル信号として活用できる。
グラフェンは、炭素原子一個分の厚さのシート状の物質で、スピンの向きを情報として長距離に伝えることが可能な「導線」として注目されている。この開発に向けて、これまでグラフェンと磁性金属の接合が研究されてきたが、グラフェンと磁性金属の接合では、スピン注入に必要なグラフェン内部の電子のスピンの向きの制御が行えなかった。
研究グループは今回、グラフェンと磁性酸化物を接合させることにより、グラフェン内部のスピンの向きを磁性酸化物で制御できることを見出した。
最先端の量子ビーム技術である「スピン偏極ヘリウム原子ビーム技術」を用い、グラフェン内部の電子のスピンを高感度に検出することに成功、グラフェン内部のスピンが磁性酸化物のスピンと同じ向きに揃うことを見出した。
この発見は、次世代高速・省エネルギー情報システムのためのスピントロニクスデバイスの実現に道筋をつける成果という。
