Operando observation of momentum-dependent spin current with spin- and angle-resolved resonant inelastic electron scattering in nanometer-space

• Project/Area Number: 24K21197
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 13:Condensed matter physics and related fields
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 木村 真一 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 教授 (10252800)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 拓人 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 助教 (60907848)
• Project Period (FY): 2024-06-28 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥26,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000、Indirect Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2027: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2026: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2025: ¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000); Fiscal Year 2024: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
• Keywords: 非弾性電子散乱 / 空間分解非弾性電子散乱 / スピン流 / オペランド観測

Outline of Research at the Start

重元素を含み空間反転対称性を持たない物質では、理想的には運動量でスピンベクトルが固定されたスピン流が発生・伝搬する。このような物質は、１つの伝導バンド上において、電子の流れる方向は同じでありながら、異なる運動量でスピン方向が大きく変化することが期待される。この変化を電場によって制御することで、スピン流を制御することができ、かつ、長い距離を伝搬させることができることが期待される。この観測を行うために、既存のスピン分解共鳴非弾性電子散乱法（SR-rEELS）に電子顕微鏡光学系を導入し、ナノSR-rEELSを構築する。これを用いて、スピン流の制御や物性を、オペランドで直接観測する方法論を開拓する。