Valley polarization induced by electron wave

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K13690
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Thin film/Surface and interfacial physical properties
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: Kikkawa Jun 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, 主任研究員 (20435754)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 透過電子顕微鏡 / 電子エネルギー損失分光法 / 運動量

Outline of Final Research Achievements

As advanced transmission electron microscopy and electron energy-loss spectroscopy (EELS), the author achieved the production of electron wave with orbital angular momentum (OAM) and established the basic techniques for measurements of line-momentum transfer dependent EELS using the wave with OAM. Though this study, the author obtained important findings such as the presence of anisotropy of unoccupied 2p states for lithium atom, although they were different from the original purpose. The results obtained in this study will be a key technique to investigate the equivalence in the interaction of the angular momentum with substances between electromagnetic and electron waves.

Free Research Field

総合理工

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果は、円偏光した（スピン角運動量を持つ）電磁波や螺旋面波を持つ（軌道角運動を持つ）電磁波や電子波が、物質中の電子の軌道角運動やスピン角運動量とどのように相互作用し、その違いや等価性はどこにあるのか、について、特に電子波の性質を調べるための基盤技術が確立されたことであり、このことは量子力学的な観点から広く学術的意義があるといえる。電子波が持つ軌道角運動と物質との相互作用が詳細にわかれば、将来的には、局所領域の磁性やスピン状態計測へ発展する可能性があり、材料解析レベルを向上に貢献する点で、社会的意義があるといえる。